反复探究Modbus TCP协议现场总线技术的奥秘深度解析
深入解析Modbus TCP通信机制：现场总线技术的核心原理详述
在工业自动化领域，Modbus总线以其简单、灵活和广泛适用的特点，被广泛应用于设备间的数据交换。Modbus协议有三种主要类型：RTU、ASCII和TCP/IP，每种类型都有其独特的优势与适用场景。今天，我们将聚焦于Modbus TCP，这是一种基于TCP/IP协议栈的网络通讯标准。
要了解Modbus TCP，我们首先需要认识到它所使用的应用数据单元（Application Data Unit, ADU）。ADU是指在物理层之上，通过网络传输之前，需要进行封装处理的一套数据结构。由于底层物理结构不同，Modbus RTU/ASCII和TCP/IP协议所构成的ADU格式也各不相同。
在探讨ADU之前，让我们先来了解一下Protocol Data Unit（PDU）的概念。PDU是指在应用程序与网络之间传递信息时所使用的一套数据包格式，它由功能码和相关数据组成。在 Modbus中，一旦确定了PDU中的功能码，就可以根据不同的功能码来决定应该如何读取或写入设备上的寄存器或输入输出位。
接下来，我们将深入探讨MBAP头以及它如何影响整个ADU结构。在每个MODBUS/TCP消息开始处，有一个MBAP头，它包含了7个字节用于标识消息并提供基本控制信息。这包括一个16位长的传输标识符（Transmission Identifier），用于确保请求与响应能够正确配对；一个8位短整数表示着协议ID，为0表示MODBUS；长度字段，用以指定下一部分，即单元标识符及后续PDU长度，以字节为单位；最后是一个4位短整数代表单元地址，该值用于系统间站寻址。
最后，我们需要明确的是，在实际应用中，尽管我们通常会谈论IP地址和端口号，但这些都是位于更低级别网络层/传输层，而不是直接涉及到MODBUS/TCP本身。在发送过程中，MODBUS/TCP会被嵌套到更高级别的事务内，并且最终通过SOCKET编程实现。此外，由于TCP连接建立后默认占用502端口，因此在配置环境时需确保这个端口不会被其他服务占用。
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