一、關于modbus組織
● 我們的使命
modbus組織是一個由獨立用戶和自動化設備供應商組成的組織，旨在推動modbus通訊協議族的采用和推進分布式自動化系統架構跨躍多個市場領域。modbus組織還將提供基礎設施來獲取和分享協議、應用和認證的信息，為用戶簡化實施，降低成本。
● 組織
modbus組織是一個會員制的行業協會，注冊為“modbus組織，公司”。符合馬薩諸塞州、美國的聯邦法律，并由美國國稅局認可的一個非營利性組織。捐贈組織不能作為慈善捐款獲得減免稅收，但可以抵扣營業費。modbus組織的年度國稅局表格990可在我們的聯系頁面請求獲得，請提供申請單位或個人的全名、地址和郵件地址。
● 我們的會員標志和會員標志圖形
我們的會員標志象征了一個圓桌會議，這意味著我們邀請所有的會員參加我們組織的技術和教育活動。
modbus組織邀請所有的供應商（無論大與小），系統集成商，最終用戶，開源開發者，教育工作者和其他有興趣的各方，參與討論modbus協議的未來。
● 我們的活動
modbus組織從事各種有關modbus協議維護和發展的活動。一些活動包括：
o參與全球標準的活動；
omodbus協議及其變化的領先進化；
o鼓勵和協助modbus跨物理層和傳輸介質的使用；
o維護和開展一致性測試項目，確保modbus設備更好的互操作性；
o給用戶和供應商提供信息，幫助他們在自己的產品中成功地使用modbus；
o從事教育和宣傳工作，包括貿易展覽、簡報、網站和其他宣傳活動。
● 我們的邀請
我們的邀請是請你，作為modbus用戶或供應商，參與到我們的活動中，分享modbus組織成員應有的收益，并幫助我們把modbus帶向未來。我們致力于把modbus保持為全球領先、適用于工業自動化的協議，并邀請你在我們的圓桌會議上有你的一席之地。
有關的modbus組織成員的詳細信息，請參閱我們的會員傳單和會員申請表。請參考我們網頁中的聯系方式并且聯系我們 -- 我們會很高興收到你的來信！
二、 modbus協議
modbus是一個應用層消息協議，定位在osi模型的第7層。它提供了在不同類型總線或網絡連接的設備之間客戶機/服務器的通信。
自1979年以來，modbus是事實上的工業串行標準，modbus繼續使數以百萬計的自動化設備進行通信。今天，modbus簡約大方的結構支持不斷的增長。互聯網社區可以在tcp協議保留的系統端口502上訪問modbus。
modbus是一個請求/應答協議，由功能代碼指定提供的服務。 modbus功能碼是modbus請求/應答協議數據單元（pdu）的元素。該協議規范文檔描述了modbus交易框架內使用的功能代碼。
● 兩種串行傳輸模式
定義了兩種串行傳輸模式：rtu模式和ascii模式。
定義了鏈路上串行傳送報文字段的位內容。它確定了信息如何打包為報文字段和如何解碼。
在modbus串行鏈路上，所有設備的傳輸模式（及串行口參數）必須相同。
盡管在某些特定應用中要求ascii模式，但只有每個設備都有相同的模式才能進行modbus設備之間的互操作：所有設備必須實現rtu模式。ascii傳輸模式是一個選項。
用戶應該將設備設置成所期望的模式：rtu或ascii模式。默認設置必須為rtu模式。
ortu傳輸模式
當設備在modbus串行鏈路上使用rtu（遠程終端單元）模式通信時，報文中每個8位字節含有兩個4位十六進制字符。這種模式的主要優點是有較高的字符密度，在相同的波特率下，比ascii模式有更高的數據吞吐量。必須以連續的字符流傳輸每個報文。
rtu模式中每個字節（11位）的格式為：
編碼系統：8位二進制
每個字節的位：1個起始位
8個數據位，首先發送最低有效位
1個奇偶校驗位
1個停止位
偶校驗是要求的。也可以使用其它模式（奇校驗、無校驗）。為了保證與其它產品的最大兼容性，建議還支持無校驗模式。默認校驗模式必須是偶校驗。
使用無校驗時要求2個停止位。
如何串行地傳送字符：
發送每個字符或字節的順序是從左到右（見圖1）：
最低有效位（lsb） . . . 最高有效位（msb）
圖1 rtu模式中的位序列
通過配置，設備可以接受奇校驗、偶校驗或無校驗。如果無校驗，那么傳送一個附加的停止位來填充字符幀使其成為完整的11位異步字符（見圖2，圖3）：
圖2 rtu模式中的位序列（無校驗的特殊情況）
幀校驗字段：循環冗余校驗（crc）
幀描述：
圖3 rtu報文幀
最大modbus rtu的幀為256個字節。
oascii 傳輸模式
當使用ascii（美國信息交換標準代碼）模式設置設備在modbus串行鏈路上通信時，用兩個ascii字符發送報文中的一個8位字節。當通信鏈路或者設備不能滿足rtu模式的定時管理要求時，使用該模式。
由于每個字節需要兩個字符發送，所以這種模式比rtu模式效率低。
實例：將字節0x5b編碼為兩個字符：0x35和0x42（用ascii表示的0x35 =“5”，0x42 = “b”）。
ascii模式中每個字節（10位）的格式為：
編碼系統： 十六進制，ascii字符0-9、a-f
報文中每個ascii字符含有1個十六進制字符
每個字節的位：1個起始位
8個數據位，首先發送最低有效位
1個奇偶校驗位
1個停止位
偶校驗是要求的。也可以使用其它模式（奇校驗、無校驗）。為了保證與其它產品的最大兼容性，建議還支持無校驗模式。默認校驗模式必須是偶校驗。
使用無校驗時要求2個停止位。
如何串行地傳送字符：
發送每個字符或字節的順序是從左到右（見圖4）：
最低有效位（lsb） . . . 最高有效位（msb）
圖4 ascii模式中的位序列
通過配置，設備可以接受奇校驗、偶校驗或無校驗。如果無校驗，那么傳送一個附加的停止位來填充字符幀（見圖5）：
圖5 ascii模式中的位序列（無校驗的特殊情況）
幀校驗字段：縱向冗余校驗（lrc）。
● modbus公共功能碼定義，見下表。
● modbus tcp/ip
該modbus通信實施指南版本1.0b由施耐德自動化提供。這個文件的目的是為軟件開發人員實現modbus通信服務提供參考信息。這個文件給出了一個modbus通訊服務實現的準確、全面的描述。它的目的是為了使用modbus通訊服務實現設備之間的互操作性。所有的modbus功能代碼的編碼見上表。
該modbus通訊實施指南包含三個部分：
o基于tcp / ip的modbus概述；
omodbus客戶端、服務器和網關實現的功能描述；
o建議對象模型的modbus實現示例；
omodbus tcp協議的對象消息規范；
o用modbus tcp的一個對象消息協議，用作半導體設備與材料協會（semi）總線網絡通信標準（ncs）的一個組件。
● 基于tcp/ip的modbus應用數據單元
圖6描述了modbus tcp/ip網絡上進行的modbus請求或響應的封裝。
圖6 tcp/ip上的modbus的請求/響應
在tcp/ip上使用一種專用報文頭來識別modbus應用數據單元。將這種報文頭稱為mbap報文頭（modbus應用協議報文頭）。
與串行鏈路上使用的modbus rtu應用數據單元相比，這種報文頭有一些區別：
·用mbap報文頭中的單字節“單元標識符”取代modbus串行鏈路上通常使用的modbus從站地址字段。這個“單元標識符”用于經由如網橋、路由器和網關等設備的通信，這些設備使用單個ip地址支持多個獨立modbus終端單元。
·用接收方可以驗證報文結束的方式設計所有的modbus請求和響應。對于modbus pdu有固定長度的功能碼來說，僅功能碼就足夠了。對于在請求或響應中傳輸一個可變數據量的功能碼來說，數據字段包括字節數。
·當通過tcp傳輸modbus協議時，即使將報文分成多個信息包來傳輸，需在mbap報文頭上傳輸附加長度信息，以便接收者能識別報文邊界。顯式和隱式長度規則的存在以及crc-32差錯校驗碼的使用（在以太網上），使未檢出的請求或響應報文的差錯降至極低。
三、應用案例
1.基于modbus的scada
一家主要的美國釀酒公司需要把多個生產工藝連接在一起，并能夠在溫度超過60℃時操作不會失效。多臺控制器和生產機器需要進行無縫連接，且要工作得很好。經過廣泛的研究和測試后，該公司選擇了控制公司（comtrol）的 devicemaster-up。
devicemaster up的modbus tcp版本為啤酒廠提供了一種靈活易用和高度可靠的解決方案。 混合了modbus tcp、modbus rtu和modbus ascii，控制器和生產機器需要彼此進行通信。devicemaster up無縫連接了所有這些系統，實現了一起工作。
在生產過程中，每個瓶、罐和桶按照嚴格的規范進行灌裝、標記和編碼，有一個序列號和制造日期。然后把他們用碼垛機和包裝機進行封裝。
每個生產機器的通信統計和診斷由devicemaster up提供的嵌入式網頁進行監視，確保可靠的工廠正常運行時間和效率。控制公司的devicemaster up能夠提供優越的接口、靈活性，并實現啤酒廠生產廠需要的功能。
啤酒廠使用devicemaster-up產品實現了生產協調。本應用案例提供了一種具有高性價比解決方案，為客戶解決了實際工作中遇到的具體問題。
2. 帝國大廈項目使用了modbus rtu和modbus tcp
江森控制公司與帝國大廈公司簽訂了合同：在世界最著名的辦公大樓執行5億美元的升級計劃。這一綜合性節能改造項目的完成，可以作為世界各地商務辦公樓改造的一個范例。該項目包含了主要基礎設施的改善，窗戶翻新，提高冷卻設備和bbbbsys樓宇管理系統的效率，該系統包括為每個租戶的一個在線儀表板，幫助他們跟蹤和管理他們的能源使用情況。帝國大廈所有的租戶都有分戶計量，這種反饋/報告工具告知了租戶自己能源的使用情況。
作為該項目的一部分，江森控制來到現場服務技術公司（fieldserver technologies）尋求幫助，尋找一種鏈接設備來連接他們的bbbbsys樓宇管理系統，作為他們的租戶能源管理項目第一階段的一部分。許多fieldserver 3510系列網關用于接口，連接bfm136多路客戶端功率計，使用modbus rtu連接bbbbsys前端。fieldserver是一個值得信賴的、經過驗證的接口，這款產品與江森控制的合作超過了十年。
3510是一個多端口設備，使江森控制的許多modbus rtu rs-485串行線接到一個網關，再通過modbus tcp連接到bbbbsys系統。因此，在這種情況下，他們只需要14 臺fs-b3510網關就連接200多臺功率計。這為整個建筑的眾多租戶提供了具有高性價比的解決方案。
帝國大廈改造完成的一年后，據報道，每年能源的使用減少了38％，如果按照能效進行排名，它可以位列所有美國辦公樓的前25％。
3. modbus網絡用于醫院水處理
為了監測醫院水處理罐的水位，6臺smartscan50連成一條rs485 modbus網絡。
● 挑戰
客戶需要測量水位，并確定在處理過程中或之后什么時候對每個罐進行填充或清空。
● 存在輕的泡沫；
● 要求進行網絡通信。
● 解決方案
所以選擇smartscan50用于項目，原因如下：
● smartscan50是專為惡劣環境而設計，并能輕松克服輕泡沫問題。
● smartscan50支持最多為247臺的modbus通信網絡。
6臺smartscan50通過rs485 modbus連接到監控軟件。操作員可以使用面板查看水位的條形圖，啟動或停止填充或清空過程，并能看到告警。每臺smartscan50能激活兩個或三個報警，這取決于罐指示的高或低水位。
● 小結
smartscan50是罐區液位測量的完美解決方案，基于它的modbus功能，它可成功地運行在惡劣的工業條件下。
4.填埋場的廢水管理
在今天行業和政府不斷增加監管標準的環境下，監視和精確測量廢水水位的任務，對任何設施規范運作都是至關重要的。
有效測量和收集數據的能力是一個問題，不僅在資源管理，還要合規和問責。
這使運營商面臨著一種選擇 -- 他們必須找到一種方法滿足監管標準，或者被迫關閉，直到他們能夠合規。
問題
1.監視分布在441平方英里填充地中多個井里的液體含量。
2.液位測量必須在地面以下125英尺出獲得。
3.操作時，站點必須滿足所有許可要求，并保持它的預算范圍內。
4.土方機械干擾陸基線路。線路功率不能選擇。
5.監視系統必須具有內置認可的數據記錄能力。
6. 在遠程的數據必須本地可用，本地的工作人員可派遣泵車到現場保持液體在要求的水平之內。
設備成本
地表以下125英尺到填埋地山頂不同方案的比較：
● 遠程供電無線調制解調器方案
太陽能電池板 220美元×2
電池 200美元×2
充電控制器 180美元×2
i / o模塊 350美元×2
ip67外殼 100美元×2
裝配 200美元×2
模擬液位傳感器1200美元
井位無線調制解調器400美元
山上無線調制解調器400美元
安裝和部署 1600美元
總價 =6100美元
● 邦納無線解決方案
dx80網關 719美元
dx80節點 719美元
dx81 flexpower?電池145美元
qt50u-75390 626美元
數據無線電 495美元×2
安裝和部署 800美元
總價 =3999美元
邦納在傳感器的開發、電池供電無線系統的經驗和知識創建了一種簡單的交鑰匙解決方案。
在仔細考慮了幾個系統之后，填埋場運營商確定邦納的無線系統是能夠滿足所有標準的唯一解決方案，并能與站點已有的其他設備無縫共存。
在集成商的幫助下，他們創建了一個系統，可以從地下地獲取數據，并可使最終用戶在辦公桌上訪問他們。
解決方案
1. 在每口井頂一個電池供電的節點為無線電和超聲波模擬液位傳感器供電。
2.每個節點配備了由邦納開發的專用低功耗4-20ma模擬液位傳感器。
3.一個10-30v dc電源為網關控制系統供電。
4．數據無線電和modbus主控制器模塊提高了數據的便攜性。
5.紅獅的g3配有以太網接口可供多個用戶晝夜訪問。
6.全向天線擴展了網關節點的通信，可跨越小山覆蓋整個填埋場。
優勢
1.沒必要制造盤柜。兩個螺絲即可固定邦納的無線設備。
2.高超的電源管理能力和內部電池消除了長距離布線。
3.大大降低了安裝成本。
4.所有邦納的無線設備是防水的，密封性符合ip67等級。
5.在必要時，可進行簡單的拆卸和/或重新連接。
6.邦納的無線設備使用標準的modbus通訊協議，可實現簡單的互操作性。
7.邦納的無線設備在一個盒子里結合了無線電和所有i / o，最小化部件和維修成本。
8.邦納的無線設備都有內置的診斷屬性，發出報警之前就能完成關機，最大限度地減少停機時間。
9.邦納的surecross無線系統具有完全可擴展性，能適應運營商填充和創造新井。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
