在智能楼宇工程中，中央空调、电梯、通风、给排水、照明和火灾报警等个别子系统的互联方案中，采用Modbus TCP协议的串行通信方式。这种方法全面兼容modbus工业标准，数据传输可靠，响应速度快，并且扩展灵活。通过互联网实现各子系统与中央管理系统的通信。

Modbus TCP协议是在TCP/IP标准中应用层使用了工业领域的事实标准modbus。Modbus使用TCP/IP应用层的502端口，这是经过国际公认的。此外，该串行总线方式支持各种介质，如RS-232、RS-422和RS-485接口。Modbus TCP网络通信模式采用客户端/服务器方式，如图1所示。

在某些智能楼宇中，每个子系统主要采用PLC作为主控模块，如图2所示。网络互联利用Modbus TCP网络通信模式，其中中央管理系统与该网络进行互联是一个需要解决的问题。PLC将智能楼宇中的各子系统相关状态和参数信息保存于其寄存器中，而中央管理系统需要读取PLC中的保持寄存器数值，以此来进行智能楼宇的全面监控和管理。Modbus TCP提供了相应指令来进行保持寄存器的读取。

一旦对一个保持寄存器进行读取，我们可以分析一次完整的数据包（省略了IP/TCP头）：从左到右分析这个数据包：00 03为本次通信编号，一般每次通信后都会要求加1以区分不同的数据包；00 00表示协议标识符控制工程网版权所有，00 00为modbus协议；00 06为数据长度，用来指示接下来的数据长度www.cechina.cn, 单位字节；03为设备地址，用以标识连接在串行线或网络上的远程服务端地址。这七个字节也被称作modbus报文头。在这里代码03代表读取保持寄存器功能码，其余部分则用于指定要读取哪个保持寄存器以及其长度。

对于应答报文，从左到右分析：00 03同样是本次通信编号，与请求保持一致；00 00也是protocol identifier modus as per control engineering china版权所有；05为data length用以指示接下来的data length www.cechina.cn单位字节；03设备地址同样与请求相同。此七个字节同样构成了modus report header。在这里code '80' + previous function code'即使出现错误时返回error code及之前功能码。如果没有出错，则返回正确结果，即02表示确认成功并且指定了回复内容长度17h表示实际回复内容，即从plc获取到的值0x0017h

测试程序(master)发送hex data及plc(modus tcp slave)响应hex data样例如图4所示。

2.2 程序流程

以下是主程序流程如图5所述，它主要包含建立tcp/ip连接以及处理连接错误。

每一次工作循环下的program flow 如图6所述。

2.3 程序测试

为了验证上述设计，我们开发了一系列测试用例，并且通过这些测试用例验证了我们的设计是否符合预期行为。

通过这些测试，我们得到了满意结果，这表明我们的设计能够正常工作，无论是在局域网还是广域网环境下都能稳定地运行。

因此，可以推断出这项技术具有很高的一致性，不仅适用于小型项目，也适用于大型项目，对于任何规模的手动化或自动化任务都是非常有用的工具。

最后，由于它简单易懂，所以用户无需深入了解复杂技术细节就能轻松掌握如何使用它来提高生产效率或者减少成本，因此它极大地简化了操作过程，使得操作更加直观，便捷更安全，更经济有效地完成任务。

以上就是我们对PC机与PLC之间基于MODBUS-TCP协议实现串行通信的一个介绍，以及我们如何通过创建一个模拟环境去验证这一概念是否可行。在实际应用场景中，这种技术不仅可以提升工厂生产效率，还能帮助企业降低运营成本，是现代工业自动化不可或缺的一部分之一。但是，在实际部署前还需要根据具体情况做进一步优化调整，以确保最佳效果。这篇文章旨在向那些希望了解更多关于PC机与PLC之间基于MODBUS-TCP协议实现串行通信及其实施步骤的人们展示一种可能有效的手段，同时提供一些指导原则，为他们未来的研究和实践打下坚实基础。