什么是 Modbus 协议？
Modbus 协议是一种串行通信协议，由 Modicon 公司（现为施耐德电气）于 1979 年发布，用于可编程逻辑控制器 (PLC) 通信。Modbus 已成为工业领域通信协议的行业标准（事实上的标准），并且是目前工业电子设备之间常用的连接方式。
Modbus 协议特性
Modbus 比其他通信协议应用更广泛的主要原因有：
- 公开发布，无版权限制
- 易于部署和维护
- 对于供应商而言，修改移动本地比特或字节的限制较少
Modbus 允许多个（约 240 个）设备连接到同一网络进行通信。例如，一台测量温度和湿度并将结果发送到计算机的设备。在数据采集和监控系统 (SCADA) 中，Modbus 通常用于连接监控计算机和远程终端控制系统 (RTU)。
Modbus 的工作原理是什么？
Modbus 是一种主/从通信模式，只有一个主站。Modbus 网络中只能有一个主站，并且主站没有网络地址。从站的地址范围是 0-247，其中 0 为广播地址。从站的实际地址范围是 1-247。Modbus 通信标准协议可以通过多种传输方式进行传输，例如 RS232C、RS485、光纤、无线电等。
Modbus 有两种串行传输模式：ASCII 和 RTU。它们定义了不同的数据封装和解码方式。支持 Modbus 协议的设备通常支持 RTU 格式。通信双方必须同时支持上述两种模式之一。
以上是官方定义，我们用通俗易懂的方式解释一下：
这实际上是通信协议，任何协议都类似。通信格式和通信规范只有两种。
如果需要，您也可以自行定义通信规范。使用PLC或VB语言，按照您自己定义的规范进行处理。如果可靠性高于Modbus，那么您的通信规范就是最流行的！
RS485与MODBUS的区别与联系
我经常看到RS485和MODBUS这两个词放在一起出现，所以 Sino-Inst 今天就来为大家讲解一下RS485和MODBUS的区别与联系。
RS485是一种物理接口，简单来说就是硬件。
MODBUS是一种国际标准通信协议，用于不同厂商的设备之间交换数据（通常用于工业领域）；所谓的协议也可以理解为前面提到的“语言”，或者简单来说就是软件。
通常情况下，两个设备通过MODBUS协议传输数据：RS232C最初被用作硬件接口（也就是普通计算机上的串行通信端口（串口））。此外还有RS422，以及常用的RS485。这种接口的传输距离较远，常用于一般的工业场景。
MODBUS协议分为三种模式：MODBUS RTU、MODBUS ASCII以及后来开发的MODBUS TCP。
前两种协议（MODBUS RTU 和 MODBUS ASCII）使用的物理硬件接口是串行通信端口（RS232、RS422 和 RS485）。
而 MODBUS TCP 则顺应了当今世界的发展趋势。任何设备都可以通过以太网或互联网连接进行数据传输。
MODBUS TCP 模式的硬件接口是以太网端口，也就是我们计算机上常用的网络端口。
我们将工业网络分为三类：RS485 网络、HART 网络和现场总线网络。
HART网络
HART是由艾默生提出的一种过渡总线标准。它主要在4-20mA电流信号上叠加数字信号。
物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能电表的功能。但该协议并非真正开放的标准，用户需要加入其基金会才能获得该协议，而加入基金会本身也需要一定的费用。
这项技术主要被几家大型外国公司垄断，近两年来，一些国内公司也开始涉足该领域，但尚未达到国外公司的水平。
目前，大部分智能电表都配备了 HART圆形卡，并具备HART通信功能。
但从国内市场来看，这项功能并未得到充分利用，最多只是用于设置手持通信器的参数。HART智能仪表并未发挥其应有的作用，也未接入互联网进行设备监控。
从长远来看，由于 HART通信速率 低、组网困难等原因，HART仪器的采购量将呈现下降趋势。
然而，由于HART仪器已有十多年的发展历史，其安装数量非常庞大，对于一些系统集成商而言，HART仪器仍有很大的应用空间。
现场总线网络
现场总线技术是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着自动化控制技术新时代的开启。
现场总线是一种数字式、串行式、多站通信网络，连接安装在控制现场的仪表和安装在控制室内的控制设备。其关键特征是能够支持双向、多节点、总线式全数字通信。
近年来，现场总线技术已成为全球自动化和仪表领域发展的热点。现场总线网络的出现是对传统控制系统结构的一次革命性变革，它推动了自动化控制系统向智能化、数字化、信息化、网络化和去中心化方向发展，形成了一种新型的网络集成式全分布式控制系统——现场总线控制系统（Fieldbus Control System，简称FCS）。
然而，目前现场总线存在多种标准，各自占据一定的市场，尚未形成真正统一的标准。关键在于我们无法预见统一标准的形成时间，而且这项技术也尚未成熟。
此外，现场总线仪表的种类仍然相对较少，选择余地有限，价格也相对较高。从终端用户的角度来看，他们大多仍持观望态度，希望等到技术成熟后再做考虑，但目前实际应用案例寥寥无几。
RS485网络
RS485/MODBUS是一种流行的网络布局方式，其特点是简单易用，易于实现。目前，许多仪器都支持RS485，尤其是在石油行业。
RS485/MODBUS几乎占据了全球市场。现有仪器厂商也纷纷转向支持RS485/MODBUS。原因很简单，像原有的HART仪器，购买转换端口既困难又昂贵，而RS485转换接口则便宜得多，而且种类繁多。
至少在低端市场，RS485/MODBUS仍将是最重要的联网方式，并且在未来两三年内不会改变。
4-20mA电流环路及RS485通信（Modbus RTU协议）数据采集的特点
4-20mA电流环路数据采集特性
使用压力、温度变送器 和电流采集模块（RTU）或采集卡进行现场数据采集，然后与工业计算机通信传输数据。采用4-20mA电流环路仪表的数据采集系统具有以下特点：
- 结构复杂，数据线缆需要预先埋设，线缆数量较多，施工周期较长
- 计算机终端需要电流采集卡或数据采集模块
- 更换和维护操作复杂，扩展困难
- 4-20mA电流环路数据采集精度较低，误差来源于4-20mA输出仪表和采集卡（或数据采集模块）
RS485 通信（Modbus 协议）数据采集特性
使用具备 RS485 通信功能的智能电表、变送器、执行器等设备，可直接与工业计算机的串口通信。采用 RS485 通信的数字传感器仪表网络系统具有以下特点：
- 结构复杂度降低，数据线缆无需预先埋设，线缆数量少，施工周期短。
- 计算机终端仅需一个隔离式 RS485/RS232 转换器。
- 易于更换和维护，易于扩展。
- 采集精度高，消除了 RTU 的误差，系统误差仅来源于变送器本身。
- RS485 通信具有良好的传输稳定性，网络维护量少。
- 使用成本大幅降低。
- RS485 的最大通信距离为 1200 米。
电磁流量计的RS485通信传输采用Modbus协议
电磁流量计的RS485通信数据传输接口为半双工，标准速率大于250kHz，通信方向转换时间为3.5us。通常可连接16路负载，也可扩展至32路。标准屏蔽双绞线长度为1000m。采用主从多机通信模式。当多个电磁流量计互连时，可节省信号线，并实现高速传输。
RS-485通信具有良好的抗噪声干扰能力，传输距离远，支持多站通信。即使PLC发生故障，也不会影响现场和远程数据的同步。
但是，电磁流量计必须具有RS485接口并支持MODBUS RTU协议。
为了保持通信稳定性，在多个流量计通信时，最好使用同一厂家、同一品牌的电磁流量计。
RS485是一种工业数据总线。电磁流量计采用RS485串行通信，以数字通信取代PLC模拟信号和普通开关信号的传输，从而减少了PLC仿真计算量，实现了精确的数据采集和传输。
RS485精密涡街流量计
精密涡街流量计 是一种新型气体流量计，可用于测量天然气、丙烷、空气、氮气等多种气体。
该转换器可输出频率脉冲、4～20mA模拟信号，并具有RS485接口，可直接连接计算机网络，传输距离可达1.2km；
精密涡街气体流量计与涡街流量计一样，属于速度流量计。智能精密涡街流量计的性价比高于涡街流量计。智能精密涡街流量计只能测量气体。精密涡街气体流量计可集成温度和压力补偿功能，并可测量多种气体，例如 压缩空气、氧气、沼气、天然气、煤气等。
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吴鹏出生于1980年，是一位备受尊敬且成就卓著的男性工程师，在自动化领域拥有丰富的经验。凭借20多年的行业经验，吴鹏在学术和工程领域都做出了卓越的贡献。
在其职业生涯中，吴鹏参与了许多国内外工程项目。他最著名的项目包括炼油厂智能控制系统的开发、石化厂尖端分布式控制系统的设计以及天然气管道控制算法的优化。