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Modbus

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Modbus是ぜ一いち种串行ぎょう通信つうしん协议，是ぜModicon公司こうし（现在的てき施ほどこせ耐たい德とく电气）于1979年ねん为使用しよう可か编程逻辑控ひかえ制せい器き（PLC）通信つうしん而发表ひょう。Modbus已やめ经成为工业领域いき通信つうしん协议事ごと实上的てき業界ぎょうかい標準ひょうじゅん，并且现在是ぜ工こう业电子こ设备之の间常用じょうよう的てき连接方式ほうしき。[1] Modbus比ひ其他通信つうしん协议使用しよう的てき更さら广泛的てき主要しゅよう原因げんいん有ゆう：

  1. 公おおやけ开发表ひょう并且无版权要求ようきゅう
  2. 易えき于部署しょ和わ维护
  3. 对供应商来らい说，修おさむ改あらため移うつり动原生せい的てき位い元もと或ある字じ节没有ゆう很多限げん制せい

Modbus允まこと许多个 (大約たいやく240個こ) 设备连接在ざい同どう一个网络上进行通信，举个例れい子こ，一个由测量温度和湿度的装置，并且将はた结果发送给计算机つくえ。在ざい数かず据すえ采さい集しゅう与あずか监视控ひかえ制せい系けい统（SCADA）中ちゅう，Modbus通常つうじょう用よう来らい连接监控计算机つくえ和わ远程终端控ひかえ制せい系けい统（RTU）。

协议版本はんぽん

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Modbus协议目前もくぜん存在そんざい用よう于串くし口こう、以太网以及其他支持しじ互联网协议的てき网络的てき版本はんぽん。

大だい多数たすうModbus设备通信つうしん通どおり过串EIA-485物理ぶつり层进行ぎょう[2]。

对于串くし行ゆき连接，存在そんざい两个变种，它们在ざい数すう值数据すえ表示ひょうじ不ふ同和どうわ协议细节上略じょうりゃく有ゆう不同ふどう。Modbus RTU是ぜ一いち种紧凑的，采さい用よう二进制表示数据的方式，Modbus ASCII是ぜ一种人类可读的，冗长的てき表示ひょうじ方式ほうしき。这两个变种都使用しよう串くし行ぎょう通どおり訊（serial communication）方式ほうしき。RTU格式かくしき后きさき续的命令めいれい／数かず据すえ带有循环冗余校こう验的まと校こう验和，而ASCII格式かくしき采さい用よう纵向冗余校こう验的まと校こう验和。被ひ配置はいち为RTU变种的てき节点不ふ会かい和わ设置为ASCII变种的てき节点通信つうしん，反たん之の亦また然しか。

对于通どおり过TCP/IP（例れい如以太网）的てき连接，存在そんざい多た个Modbus/TCP变种，这种方式ほうしき不ふ需要じゅよう校こう验和计算。

对于所有しょゆう的てき这三种通信协议在数据模型和功能调用上都是相同的，只ただ有ゆう封ふう装そう方式ほうしき是ぜ不同ふどう的てき。

Modbus有ゆう一いち个扩展てん版本はんぽんModbus Plus（Modbus+或ある者ものMB+），不ふ過か此協定きょうてい是ぜModicon专有的てき，和かずModbus不同ふどう。它需要じゅよう一个专门的协处理器来处理類似HDLC的てき高速こうそく令れい牌ぱい旋转。它使用しよう1Mbit/s的てき双そう绞线，并且每ごと个节点てん都と有ゆう转换隔离装置そうち，是ぜ一いち种采用よう转换／边缘触发而不ふ是ぜ电压／水平すいへい触さわ发的装置そうち。连接Modbus Plus到いた计算机つくえ需要じゅよう特とく别的接せっ口こう，通常つうじょう是ぜ支持しじISA（SA85），PCI或ある者ものPCMCIA总线的てき板いた卡。

通信つうしん和わ设备

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Modbus协议是ぜ一いち個こmaster/slave架か構的協議きょうぎ。有ゆう一いち個こ節點せってん是ぜmaster節點せってん，其他使用しようModbus协议参与さんよ通信つうしん的てき節點せってん是ぜslave節點せってん。每まい一いち个slave设备都と有ゆう一いち个唯一いち的てき地ち址し。在ざい串くし行ぎょう和わMB+网络中ちゅう，只ただ有ゆう被ひ指定してい为主节点的てき节点可か以启动一个命令めいれい（在ざい以太网上，任にん何なん一个设备都能发送一个Modbus命令めいれい，但ただし是ぜ通常つうじょう也只有ゆう一个主节点设备啟動指令）。

一いち个ModBus命令めいれい包含ほうがん了りょう打算ださん执行的てき设备的てきModbus地ち址し。所有しょゆう設備せつび都會とかい收おさむ到いた命令めいれい，但ただし只ただ有ゆう指定してい位置いち的てき设备会かい执行及回應おう指令しれい（地ち址し0例外れいがい，指定してい地ち址し0的てき指令しれい是ぜ廣こう播指令れい，所有しょゆう收おさむ到いた指令しれい的てき設備せつび都會とかい執行しっこう，不ふ過か不ふ回かい應おう指令しれい）。所有しょゆう的てきModbus命令めいれい包含ほうがん了りょう检查碼，以确定てい到いた达的命令めいれい没ぼつ有ゆう被ひ破やぶ坏。基本きほん的てきModBus命令めいれい能のう指ゆび挥一个RTU改あらため变它的てき寄よせ存そん器き的てき某ぼう个值，控ひかえ制せい或ある者もの读取一いち个I/O端はし口こう，以及指ゆび挥设备回送かいそう一个或者多个其寄存器中的数据。

有ゆう许多modems和わ网关支持しじModbus协议，因いん为Modbus协议很简单而且容易ようい复制。它们当とう中なか一些为这个协议特别设计的。有ゆう使用しよう有ゆう线、无线通信つうしん甚至短たん消息しょうそく和わGPRS的てき不同ふどう实现。不ふ過か设计者しゃ需要じゅよう克服こくふく一些包括高延迟和时序的问题。

实现

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几乎所有しょゆう的てき实现都と是ぜ官かん方かた标准的てき某ぼう种变体たい。不同ふどう的てき供きょう应商设备之の间可能かのう无法正せい确的通信つうしん。一些主要的变化有：

  • 数かず据すえ类型
    • IEEE标准的てき浮点数すう
    • 32位い整せい型がた数すう
    • 8位い数すう据すえ
    • 混合こんごう数すう据すえ类型
    • 整数せいすう中ちゅう的てき位い域いき
    • multipliers to change data to/from integer. 10, 100, 1000, 256 ...
  • 协议扩展
    • 16位い元もと的てき從したがえ站地址し
    • 32位い的てき数すう据すえ大小だいしょう（1个地址し = 返かえし回かい32位い数すう据すえ）
    • 字じ交换数すう据すえ

限きり制せい

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  • Modbus是ぜ在ざい1970年ねん末まつ为可か编程逻辑控ひかえ制せい器き通信つうしん开发的てき，这些有限ゆうげん的てき数すう据すえ类型在ざい那な个时代だい是ぜ可か以被PLC理解りかい的てき，大型おおがた二进制对象数据是不支持的。
  • 对节点てん而言，没ぼつ有ゆう一个标准的方法找到数据对象的描述信息，举个例れい子こ，确定一个寄存器数据是否表示一个介于30-175度ど之の间的温度おんど。
  • 由よし于Modbus是ぜ一いち个主／从协议，没ぼつ有ゆう办法要求ようきゅう设备“报告异常”（构建在ざい以太网的TCP/IP协议之の上うえ，被ひ称しょう为open-mbus除外じょがい）- 主しゅ节点必须循环的てき询问每ごと个节点てん设备，并查找数据すえ中ちゅう的てき变化。在ざい带宽可能かのう比ひ较宝贵的应用中ちゅう，这种方式ほうしき在ざい应用中ちゅう消耗しょうもう带宽和わ网络时间，例れい如在低速ていそく率りつ的てき无线链路上じょう。
  • Modbus在ざい一个数据链路上只能处理247个地址し，这种情じょう况限制せい了りょう可か以连接せっ到いた主しゅ控ひかえ站点的てき设备数量すうりょう（再さい一次指出以太网TCP/IP除外じょがい）
  • Modbus传输在ざい远端通どおり讯设备之间缓冲数据すえ的てき方式ほうしき进行，有ゆう对通訊一定是连续的限制，避免了りょう传输中ちゅう的てき缓冲区く漏も洞ほら的てき问题
  • Modbus協議きょうぎ針はり對たい未み經けい授權的てき命令めいれい或ある截取數すう據よりどころ沒ぼつ有ゆう安全あんぜん性せい。[3]

Modbus 通どおり訊協定きょうてい學理がくり上じょう的てき弱點じゃくてん分析ぶんせき

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Modbus 當初とうしょ設計せっけい的てき時候じこう，主要しゅよう著ちょ重おも兩りょう點てん，分別ふんべつ是ぜ簡單かんたん－易えき於各項かくこう系統けいとう或ある是ぜ設備せつび上じょう的てき實現じつげん與あずか各項かくこう系統けいとう所しょ需求的てき資源しげん較低，以利降くだ低てい成本なりもと， 另一則そく是ぜ通用つうよう－便びん於整合せいごう各かく式しき各樣かくよう設備せつび或ある是ぜ平台ひらだい，同樣どうよう地ち，這樣也帶來らい一いち些缺點てん，從したがえ資し安やす的てき角度かくど上じょう去さ解析かいせき可か發現はつげん具有ぐゆう三さん個こ主要しゅよう的てき弱點じゃくてん：

  1. 沒ぼつ有ゆう保護ほご機き制せい－指令しれい明あかり碼傳輸(透過とうか第だい三方封包側錄軟體就可以擷取封包內容，無む須解密みつ)。
  2. 沒ぼつ有ゆう認證にんしょう機き制せい－符合ふごう規範きはん就執行しっこう (只ただ要よう符合ふごうModbus規範きはん之の封ふうじ包つつみ傳でん輸便可か透過とうか第だい三方控制軟體監控接受端設備)
  3. 有ゆう可能かのう有ゆう實現じつげん上じょう的てき問題もんだい(針はり對たい未定義みていぎ參考さんこう位置いち輸入ゆにゅう指令しれい值，可能かのう造成ぞうせい接收せっしゅう端はし傳でん輸異常いじょう進しん而癱瘓接收せっしゅう端はし設備せつび)。

參考さんこう文獻ぶんけん

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  1. ^ Drury, Bill. Control Techniques Drives and Controls Handbook需要付费订阅 (PDF) 2nd. Institution of Engineering and Technology. 2009: 508– [2014-12-17]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2013-11-02）. 
  2. ^ 存そん档副本ふくほん. [2008-12-23]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2009-02-09）. 
  3. ^ Palmer; Shenoi, Sujeet (编). Critical Infrastructure Protection III. Third IFIP WG 11. 10 International Conference. Hanover, New Hampshire: Springer: 87. 23–25 March 2009. ISBN 3-642-04797-1. 

外部がいぶ链接

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开源软件
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