反复探究Modbus TCP协议揭秘总线通信之谜
深入解析Modbus总线通信机制：揭秘ADU与PDU的区别与作用
在工业自动化领域，Modbus总线作为一种广泛应用的设备通信协议，其核心是三种不同类型的协议：RTU、ASCII和TCP。每种协议都有其特定的优势和适用场景，RTU和ASCII更擅长于串行通信，而TCP则专注于基于以太网的网络传输。
为了理解Modbus如何在不同的物理结构中实现数据交换，我们需要了解它内部使用的一些基本概念，如应用数据单元（Application Data Unit, ADU）和协议数据单元（Protocol Data Unit, PDU）。虽然这些单位之间存在差异，但它们共同构成了Modbus通用的信息传递方式。
PDU是一个由功能码和相关数据组成的基本结构。功能码决定了要执行哪项操作，而对应的数据部分可以包含地址或值，长度可变，从0到252个字节不等。根据操作类型，这些字节可能代表读取或写入目标位置。在请求-应答模式下，PDU还包括异常响应来处理潜在的问题。
ADU是将PDU映射到物理网络上所需的一层抽象，它确保了独立于底层物理结构之外运行。这意味着无论是在RS485、RS232还是以太网基础上工作，所有MODBUS总线设备都能使用相同格式的PDU进行交流。但由于底层网络不同，每种情况下的ADU都会有所变化。
对于Modbus TCP而言，它采用了一种特殊的手段，即MBAP头（MBAP Header），这是一个额外添加到ADU前面的7个字节结构。这个头部提供了重要信息，如传输标识符用于配对请求与响应，以及系统间唯一标识符，以便正确寻址远程站点。此外，还包括一个长度字段指示后续要发送数据部分的大小，以及单元标识符用于站点寻址。
尽管如此，在实际应用中，由于IP地址和端口号属于较低级别网络栈中的内容，它们并未直接出现在Modbus TCP 的 ADU 中。这是因为 Modbus TCP 属于应用层协议，而 IP 地址及端口号属于传输层/网络层内容。在实际通信过程中，通过Socket API 或 PLC 库函数，可以实现这一转换，使得用户能够简单地调用 Modbus-TCP 指令库，无需深入了解底层细节。
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