Modbus TCP/IP直观上看它还是Modbus协议，这个没错，Modbus TCP/IP是Modbus协议的变体，将Modbus协议运行在了TCP/IP网络上，连接端口是502，不需要校验和计算，因为数据校验在低层进行了；还有几种协议Modbus over TCP，Modbus over TCP/IP还有Modbus RTU/IP，这三种也是Modbus的变体，但是和Modbus TCP/IP协议最大的区别就是带有了Modbus RTU的检验和。
目前也有很多人在研究Modbus UDP/IP，这和Modbus TCP/IP最大的区别在于可以提高实时性和通信效率。因为UDP是无连接协议，比TCP节约了大量网络时间，但是可靠性和安全性不能保证。
下面昌晖仪表通过一段报文来解读Modbus TCP/IP，从OSI七层模型物理层到应用层。
上图我们可以清晰看到Modbus TCP/IP使用了OSI的物理层，数据链路层，网络层，传输层以及应用层。
1、物理层
Frame物理层的数据帧概况，线路307个字节，实际捕获307个字节
◆物理介质：以太网卡
◆传输介质：双绞线，同轴电缆，光纤
◆封装类型：Ethernet(1)
◆物理接口：RJ45
◆帧编号：1176
◆帧长度：307字节
2、数据链路层
Ethernet II协议，以太网帧头信息(14个字节)
网卡MAC地址：
◆目的MAC：00:15:5d:07:b4:0a
◆源MAC：a8:74:1d:c7:16:5d
◆类型：IPv4
3、网络层
IP协议IP包头信息(20个字节)
◆版本：IPv4
◆协议类型：TCP
◆源IP地址：172.18.32.32
◆目的IP地址：172.18.31.72
4、传输层：
TCP协议数据段的头信息(20个字节)
◆源端口：502
◆目的端口：57298
◆序列号：4197
◆确认号：241
◆PDU长度：253
5、应用层
MBAP，Modbus应用层的信息(253个字节)
◆MBAP：(7个字节)
◆MABP 由四部分构成：
◆事务识别号：9522
◆协议识别号：0
◆长度：247
◆设备识别号：255
详细说明如下：
关于设备识别号，对于Modbus TCP/IP协议该项默认255，但是如果该协议为Modbus Plus或者Modbus RTU等串口协议，通过串口服务器等转换设备转换后变为了Modbus RTU over TCP，则该项为Modbus串口从站的设备地址。
Modbus：(246个字节)
在应用层Modbus的响应报文：
◆第一个字节：功能码
◆第二个字节：后面的长度
◆第三个字节：请求数据的第一个寄存器的值。上图即显示的40001-40024的值；由上图也能看出40003的当前值为38.86
综上内容一条完整modbus TCP/IP报文的构成如下：
①以太网头(14字节)
◆目的MAC地址(6字节)
◆源MAC地址(6字节)
◆类型(2字节)0x0800为IPv4
②IP包头(20字节)
③数据段(20字节)
后面即为Modbus TCP/IP部分信息；
④Modbus TCP/IP数据结构
Modbus TCP/IP为CS架构，Client不断的像Server发出请求，Server端被动响应提供数据或者被写入。读写的数据结构和Modbus RTU是一样的，常见的如下四种：
根据以上四种数据类型，可以引申出常见的8个功能码：
FC1：读取线圈的状态
FC5：单个写入线圈
FC2：读取开关量输入的状态
FC15：连续写入一组线圈
FC3：读取保持寄存器的值
FC6：单个写保持寄存器
FC4：读取模拟量输入寄存器的值
FC16：连续写保持寄存器
但是实际上Modbus协议的功能码远不止如下8个；比如FC20和FC21就是对文件记录的操作，其中FC20是读取文件记录，FC21是对文件进行写操作。
6、Modbus TCP/IP Client/Server模型
Modbus TCP/IP工作过程
①客户端在网络上发出消息请求，将任务进行初始化
②请求信息被服务端接收到
③服务端发送一个响应消息
④客户端确认收到服务端的响应信息
7、Modbus TCP/IP和Modbus RTU ADU的区别
Modbus RTU ADU：
Modbus TCP/IP ADU：
其中两点区别：
①Modbus TCP/IP ADU没有了CRC校验
②Modbus TCP/IP ADU从站地址(1个字节)变为了MBAP Header(七个字节)
最后给大家附上Modbus错误代码
错误代码【01】
说明：非法功能。对于服务器(或从站)来说，询问中接收到的功能码是不可允许的操作，可能是因为功能码仅适用于新设备而被选单元中不可实现同时，还指出服务器(或从站)在错误状态中处理这种请求，例如：它是未配置的，且要求返回寄存器值。
错误代码【02】
说明：非法数据地址。对于服务器(或从站)来说，询问中接收的数据地址是不可允许的地址，特别是参考号和传输长度的组合是无效的。对于带有100个寄存器的控制器来说，偏移量96和长度4的请求会成功，而偏移量96和长度5的请求将产生异常码02。
错误代码【03】
说明：非法数据值。对于服务器(或从站)来说，询问中包括的值是不可允许的值。该值指示了组合请求剩余结构中的故障。例如：隐含长度是不正确的。modbus协议不知道任何特殊寄存器的任何特殊值的重要意义，寄存器中被提交存储的数据项有一个应用程序期望之外的值。
错误代码【04】
说明：从站设备故障。当服务器(或从站)正在设法执行请求的操作时，产生不可重新获得的差错。
错误代码【05】
说明：确认。与编程命令一起使用，服务器(或从站)已经接受请求，并且正在处理这个请求，但是需要长持续时间进行这些操作，返回这个响应防止在客户机(或主站)中发生超时错误，客户机(或主机)可以继续发送轮询程序完成报文来确认是否完成处理。
错误代码【06】
说明：从属设备忙。与编程命令一起使用。服务器(或从站)正在处理长持续时间的程序命令。张服务器(或从站)空闲时，用户(或主站)应该稍后重新传输报文。
错误代码【08】
说明：存储奇偶差错。与功能码20和21以及参考类型6一起使用，指示扩展文件区不能通过一致性校验。服务器(或从站)设法读取记录文件，但是在存储器中发现一个奇偶校验错误。客户机(或主方)可以重新发送请求，但可以在服务器(或从站)设备上要求服务。
错误代码【10】
说明：不可用网关路径。与网关一起使用，指示网关不能为处理请求分配输入端口至输出端口的内部通信路径。通常意味着网关是错误配置的或过载的。
错误代码【11】
说明：网关目标设备响应失败。与网关一起使用，指示没有从目标设备中获得响应。通常意味着设备未在网络中。
作者：曹俊义
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