现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbus (适用于食品和饮料行业)all.docx

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Modbus协议在食品和饮料行业的应用

1.Modbus协议概述

Modbus协议是一种工业标准通信协议，最初由Modicon公司在1979年开发，用于在PLC（可编程逻辑控制器）之间进行通信。Modbus协议简单、可靠，支持多种物理层接口，如RS-232、RS-485和以太网。Modbus协议在食品和饮料行业中广泛用于设备之间的数据交换，例如传感器、执行器、变频器和控制器等。

2.ModbusRTU和ModbusTCP

Modbus协议有两种主要的传输模式：ModbusRTU（RemoteTerminalUnit）和ModbusTCP（TransmissionControlProtocol）。

2.1ModbusRTU

ModbusRTU是一种基于串行通信的协议，通常使用RS-485接口。它以字节流的形式传输数据，数据帧包括设备地址、功能码、数据和校验码。ModbusRTU适用于简单的工业网络，具有低延迟和高可靠性。

数据帧格式：

设备地址（1字节）：标识网络中的目标设备。

功能码（1字节）：定义要执行的操作。

数据（N字节）：包含具体的数据或参数。

校验码（2字节）：用于检测数据传输错误。

示例代码（Python）：

importminimalmodbus

#配置串口

instrument=minimalmodbus.Instrument(/dev/ttyUSB0,1)#设备地址为1

instrument.serial.baudrate=9600

instrument.serial.bytesize=8

instrument.serial.parity=minimalmodbus.serial.PARITY_NONE

instrument.serial.stopbits=1

instrument.serial.timeout=1#1秒超时

#读取寄存器

register_value=instrument.read_register(0x01,functioncode=3)#读取保持寄存器0x01

print(f寄存器0x01的值:{register_value})

#写入寄存器

instrument.write_register(0x01,1234,functioncode=6)#写入保持寄存器0x01

print(已写入寄存器0x01)

说明：

minimalmodbus库用于简化ModbusRTU通信。

Instrument类用于配置串口通信参数。

read_register方法用于读取保持寄存器的值。

write_register方法用于写入保持寄存器的值。

2.2ModbusTCP

ModbusTCP是一种基于以太网的协议，使用TCP/IP进行数据传输。它在ModbusRTU的基础上增加了TCP/IP的网络层，使得数据传输更加灵活和可靠。ModbusTCP适用于复杂的工业网络，支持多设备同时通信。

数据帧格式：

事务标识符（2字节）：标识事务的唯一ID。

协议标识符（2字节）：固定为0x0000。

长度（2字节）：表示后续数据的长度。

单元标识符（1字节）：标识目标设备。

功能码（1字节）：定义要执行的操作。

数据（N字节）：包含具体的数据或参数。

示例代码（Python）：

frompymodbus.client.syncimportModbusTcpClient

#配置客户端

client=ModbusTcpClient(192.168.1.10,port=502)#IP地址和端口

client.connect()

#读取寄存器

response=client.read_holding_registers(0x01,1,unit=1)#读取保持寄存器0x01

print(f寄存器0x01的值:{response.registers[0]})

#写入寄存器

client.write_register(0x01,1234,unit=1)#写入保持寄存器0x01

print(已写入寄存器0x01)

#关闭连接

client.close()

说明：

pymodbus库用于简化ModbusTCP通信。

ModbusTcpClient类用于配置TCP客户端。

read_holding_registers方法用于读取保持寄存器的值。

write_register方法用于写入保持寄存器的值。

3.Modbus功能码

Modbus协议支持多种功能码