MODBUS的应用分析

　　幸运的是，无线传送的MODBUS对于控制系统或是主站、从站来说是透明的。例如上面提到的现有工厂里面的老式系统等，这类主机系统甚至都不知道存在着一个无线MODBUS网络，因为它们

　　根本不需要面对这个无线MODBUS网络。当一个MODBUS主站向从站提出一个要求时，这个讯息包被传送到无线电发射台。通常无线电发射台会在发射之前对讯息包进行重新排队和加密。一旦这个RF(无线电射频)讯息包被从电台接收到，从电台会对它们进行解密并且把它们排序，使其重新代表一个有效的MODBUS讯息包。如果这个讯息包没有被损坏或者发生混乱，它就会被发送到所要求的从站。这个从站将会对主站的要求作出相应的反应，刚才的过程就会再次重复一遍。

　　有些时候你必须特别注意一个被叫做“timeout”的MODBUS通讯参数，这一点很重要。Timeout表示：在尝试重新发送讯息之前，MODBUS主站将会等待一个从站作出反应的时间的长短。根据无线电台通讯情况好坏的不同，讯息包的发送可能会被延误，这有可能造成一些不必要的重试和重新发送。采用今天的FHSS(跳频扩频)无线电台，这些参数当中的大多数都可以进行修改以便高效率的传送MODBUS讯息包。而对电台的选址进行恰当的分析研究通常可以避免许多通讯受阻的现象，其中需要进行的研究包括信号强度分析以及频带噪声分析等。

　　以太网上的MODBUS

　　MODBUS/TCP常常被理解为以太网上的MODBUS。其实总的来说MODBUS/TCP不过是采用TCP/IP标准简单的把MODBUS讯息包打包压缩而已。这使得MODBUS/TCP设备马上就可以方便的通过现有以太网和光纤网络进行连接和通讯。与RS485接口相比，MODBUS/TCP还允许使用多得多的地址、可以采用多主站架构、传送速率可以达到GB水平。虽然MODBUS RTU有每个网络不能超过247个节点的限制，但是MODBUS/TCP网络的从站数量仅受限于网络物理层的能力。通常从站的数量一般在1024个左右。以太网在过程控制和自动化工业领域的迅速普及已经使得MODBUS/TCP成为应用最广泛、增长速度最快的被以太网支持的工业协议。

　　虽然各家大小PLC供应商都有自己的以太网协议，但是他们几乎全部都支持MODBUS/TCP。即便是对那些目前不支持MODBUS/TCP的PLC供应商来说，他们也可以找到很多家类似于Prosoft Technologies和SST的公司可以为他们的PLC产品提供底板安装型的MODBUS/TCP通讯卡以及独立安装的网关等配件。

　　MODBUS/TCP的另一个优点是它的多主站能力。不像MODBUS RTU和MODBUS ASC II，MODBUS/TCP允许多个主站同时从同一个从站获取数据。为什么MODBUS/TCP会具备这样的能力呢?这是因为通过使用TCP/IP的以太网，无需令牌传递或是取得总线的完全控制权就可以发送、缓冲和递交多个讯息。这对于许多RS485和RS422协议是很常见的情况。

　　通过MODBUS把控制放到现场去

　　到目前为止，我们仅仅涉及到了简单的MODBUS数据采集系统。还有一种方案也是可能的，那就是把控制设备安装在现场，然后通过MODBUS使其与中央控制系统进行通讯。前边提到过的网络集中器NCS同时也拥有功能强大的CPU(中央处理器单元)和实时控制内核，它也可以被编程用来执行控制功能，例如PID控制、ON/OFF控制、现场报警、复杂算术运算、诊断以及报警监视等。

　　因为它具有类似PLC的逻辑、PID类型的控制功能以及先进的计算能力，一台NCS通常能够满足对一台PLC、工业计算机或者一套小型DCS的功能要求，其价格却只是后者的几分之一。虽然MODBUS协议并不具备诸如基金会现场总线和CIP(通用工业协议)等其它协议的能力，但是它确实满足了许多应用的需要。在这些应用里面，用户喜欢在现场进行控制，同时可以通过以太网对现场进行监视和上位控制。而MODBUS协议就是满足这种需要的最具效费比和最便捷的解决方案。

　　另一种“智能化”并且具有控制能力的MODBUS设备是来自于Moore Industries公司的MDS方程站。这是一种多功能控制器，它能够执行很多种类型的控制功能和运算。有了MDS方程站，在实现简单控制任务、多变量控制任务(例如监视和控制一个蒸煮器里的纸浆液位或者使用来自多个流量、温度和压力变送器的输入信号实现质量流量计算)时就不再需要PLC或者大型控制器了。最多可以有127个MDS模件被安装在一个MODBUS网络上面来实现对工厂的控制或是采集整个工厂的信号。

　　PID(比例、积分和微分)控制器最初都是单机独立运行的无通讯控制器。由于PLC和DCS都已经智能化，因此现在PID控制器也智能化了。今天，许多终端用户依然青睐那些直接读出和编程简单的单回路控制器。诸如MODBUS等数字化通讯协议能够给这些一直单机运行的仪表注入一些新的活力。通过对这些控制器进行多分支网络连接，你可以创造一个你自己的小型分散控制系统，参见图6。

　　MODBUS：通用的接口

　　图6：具有MODBUS功能的设备(例如1/4 DIN 545双回路PID控制器)能够把控制功能布置到现场。将这些MODBUS设备连接成多分支网络，并且把它们的输出发送到一个基于WINDOWS的SCADA系统，这样就创建了一个小型的分散控制系统。

　　当现代的控制领域持续不断的产生和应用诸如现场总线和网状网络等先进概念的时候，MODBUS的简单性以及它的便于在许多通讯媒介上实施应用的特点一直使它受到最广泛的支持，并且成为全球应用最广泛的工业协议。当使用现有老式控制系统的用户发现自己需要扩充现场仪表或者增加远程控制器的时候，他们都会采用MODBUS作为一个能够解决复杂问题的简单解决方案。当用户试图把一个外来设备连接到控制系统里面的时候，使用这个设备的MODBUS接口总被证明是最为容易的办法。虽然MODBUS已经是最为古老的通讯方法之一，由于非常多的原因它也是最普及的通讯方法。MODBUS便于使用、非常可靠、价格低廉并且可以连接到控制工业领域几乎所有的传感器和控制设备。