隨著Modbus TCP和Modbus RTU兩種協(xié)議在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的普及，要實(shí)現(xiàn)這兩種協(xié)議互轉(zhuǎn)的需求日益增加，GZCOM-NET可以實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)換功能，本文將詳細(xì)介紹轉(zhuǎn)換原理及使用。

▌原理概述

1. Modbus RTU/TCP協(xié)議簡(jiǎn)介

Modbus通信協(xié)議具有多個(gè)變種，其中最著名的是Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP三種。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般都是采用Modbus RTU協(xié)議。與ModbusRTU協(xié)議相比較，ModbusTCP協(xié)議則是在RTU協(xié)議上加一個(gè)MBAP報(bào)文頭，并且由于TCP是基于可靠連接的服務(wù)，RTU協(xié)議中的CRC校驗(yàn)碼就不再需要，兩者幀格式差異如圖1所示。

圖1

1.1 ModbusRTU

● Modbus RTU數(shù)據(jù)幀(ADU)由地址+PDU+校驗(yàn)組成，物理層為串口，包括RS232、RS422、RS485。

1.2Modbus TCP

● Modbus TCP數(shù)據(jù)幀(ADU)由MBAP+PDU組成，物理層為以太網(wǎng)接口；

● MBAP：報(bào)文頭，長(zhǎng)度7個(gè)字節(jié)。

1.3Modbus RTU/TCP共同點(diǎn)

● Modbus TCP和Modbus RTU數(shù)據(jù)幀中的PDU部分是相同的；

● PDU: 協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Protocol Data Unit)，由功能碼+數(shù)據(jù)組成。功能碼是一個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不定，由具體功能碼的具體功能決定。

2. Modbus RTU轉(zhuǎn)Modbus TCP

Modbus RTU數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)為Modbus TCP數(shù)據(jù)幀過(guò)程為取出協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），并且加入報(bào)文頭部（MBAP），將附加地址對(duì)應(yīng)到報(bào)文頭部的單元標(biāo)識(shí)符，如圖2所示。

圖2

● 增加了報(bào)文頭部，并且去掉了附加地址和差錯(cuò)校驗(yàn)；

● 事務(wù)處理標(biāo)識(shí)：可以理解為報(bào)文的序列號(hào)，一般每次通信后就要加1以區(qū)別不同的通信數(shù)據(jù)報(bào)文，由客戶端生成，應(yīng)答時(shí)復(fù)制該值；

● 協(xié)議標(biāo)識(shí)符：表示Modbus TCP協(xié)議，由客戶端生成，應(yīng)答時(shí)復(fù)制該值；

● 長(zhǎng)度：表示該字節(jié)后面的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，單位為字節(jié)；

● 單元標(biāo)識(shí)符：設(shè)備地址，由客戶端生成，應(yīng)答時(shí)復(fù)制該值。

3. Modbus TCP轉(zhuǎn)Modbus RTU

Modbus TCP數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)為Modbus RTU數(shù)據(jù)幀過(guò)程為取出協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），并且加入附加地址和差錯(cuò)校驗(yàn)，將報(bào)文頭部的單元標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)到附加地址，如圖3所示。

圖3

● 單元標(biāo)識(shí)符作為附加地址；

● 增加差錯(cuò)校驗(yàn)。

▌網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換

1. Modbus RTU Master(RS485/RS232) 轉(zhuǎn) Modbus TCP Slave

該轉(zhuǎn)換可實(shí)現(xiàn)用戶終端作為Modbus TCP從機(jī)，數(shù)據(jù)采集中心作為Modbus RTU主機(jī)。網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)Modbus RTU和Modbus TCP兩種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，使用RS485/RS232接口與Modbus RTU主站通信，使用TCP Client與Modbus TCP從站通信，如圖4所示。

圖4

1.1 網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換配置

以RS485為例，打開(kāi)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)頁(yè)左邊欄，選擇【協(xié)議轉(zhuǎn)換】，在轉(zhuǎn)換選擇頁(yè)面里選擇【Modbus RTU Master(RS485) 轉(zhuǎn) Modbus TCP Slave】，然后點(diǎn)擊【保存】，如圖5所示。

圖5

1.2 網(wǎng)關(guān)TCP Client配置

打開(kāi)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)頁(yè)左邊欄，選擇【網(wǎng)絡(luò)配置】，在網(wǎng)絡(luò)配置面里選擇【TCP/UDP Client】，配置客戶端參數(shù)，然后點(diǎn)擊【保存】，如圖6所示。

圖6

1.3 RS232/RS485配置

打開(kāi)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)頁(yè)左邊欄，選擇【RS232/RS485配置】，在網(wǎng)絡(luò)配置面里選擇【RS485】，配置串口參數(shù)，然后點(diǎn)擊【保存】，如圖7所示。

圖7

1.4 模擬主/從機(jī)配置

用PC打開(kāi)Modbus模擬軟件，創(chuàng)建Modbus RTU主機(jī)和Modbus TCP從機(jī)，如圖8所示。

圖8

1.5 結(jié)果展示

Modbus RTU主機(jī)寫入Modbus TCP從機(jī)的寄存器成功，并且讀取Modbus TCP從機(jī)寄存器值成功，如圖9所示。

圖9

2. Modbus TCP Master 轉(zhuǎn) Modbus RTU Slave

該轉(zhuǎn)換可實(shí)現(xiàn)傳感器作為Modbus RTU從機(jī)，數(shù)據(jù)采集中心作為Modbus TCP主機(jī)。GZCOM-NET作為Modbus TCP和Modbus RTU兩種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，使用TCP Server與Modbus TCP主站通信，使用RS485或RS232接口與 Modbus RTU從站通信，如圖10所示。

圖10

2.1 網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換配置

打開(kāi)網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)頁(yè)配置頁(yè)面左邊欄，選擇【協(xié)議轉(zhuǎn)換】，在轉(zhuǎn)換選擇頁(yè)面里選擇【Modbus TCP Master轉(zhuǎn)Modbus RTU Slave】，然后點(diǎn)擊【保存】，如圖11所示。

圖11

2.2 網(wǎng)關(guān)TCP Server配置

打開(kāi)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)頁(yè)左邊欄，選擇【網(wǎng)絡(luò)配置】，在網(wǎng)絡(luò)配置面里選擇【TCP Server】，配置服務(wù)器參數(shù)，然后點(diǎn)擊【保存】，如圖12所示。

圖12

2.3 RS232/RS485配置

RS232/RS485配置方法Modbus RTU Master(RS485/RS232) 轉(zhuǎn) Modbus TCP Slave一樣。

2.4 模擬主/從機(jī)配置

用PC打開(kāi)Modbus模擬軟件，創(chuàng)建Modbus TCP主機(jī)和Modbus RTU從機(jī)，如圖 13所示。

圖13

2.5 結(jié)果展示

Modbus TCP主機(jī)寫入Modbus RTU從機(jī)的寄存器成功，并且讀取Modbus RTU從機(jī)寄存器值成功，如圖14所示。

圖14