前言
我
算了一下，今年是我跟Modbus相識的第10年，從最開始的簡單應用到協議瞭解，從協議開發到協議講解，這個陪伴了10年的協議，它一直沒變，變的只是我對它的理解和認識。
我一直認為Modbus協議的存在有它的歷史意義，也就是說即使沒有Modbus，也可能會出一個ABUS、DBUS之類的協議，因為控制器與控制器之間通訊，一個標準協議，會大大提供開發效率。
因此，現在國產的各種品牌PLC，比如臺達、匯川、信捷等，這些PLC都是支援Modbus協議，也就是說，學會了Modbus協議，我們可以很輕鬆與這些PLC實現資料通訊。
Modbus協議能夠成為工業領域應用最廣泛的協議，它必須具備以下幾個特點：
1、免費：這個是最大的前提，任何產品都是一樣，只有透過免費才能獲取到前期最大的使用量。
2、簡單：Modbus協議幀格式簡單緊湊，使用者容易理解，廠商容易整合。
3、介面：Modbus協議只是一種規約，屬於應用層的協議，因此不僅可以應用在串列埠（485/232/422），也可以在乙太網、光纖、藍芽、無線上傳輸。
儲存區分類
我一般介紹Modbus協議的時候，喜歡站在Modbus規約制定者的角度，結合一些事物來對比說明，這樣對很多人來說，可能會更加容易理解。
假設沒有Modbus協議，我們想要制定一個協議，我們首先要明確，協議的目的是為了資料傳輸，因此，為了更好地儲存不同的資料型別，我們會將布林和非布林的資料分開儲存，因此，就有了線圈和暫存器的概念。
線圈和暫存器，這個經常被很多人詬病，認為不應該這麼翻譯，感覺不容易理解。從電氣角度來看，在電氣控制迴路中，一般都是靠接觸器或中間繼電器來實現控制，接觸器或中繼最終靠的是線圈的得電和失電來控制觸點閉合和斷開，因此用線圈表示布林量；而暫存器在計算機中，就是用來儲存資料的，因此非布林的資料放在暫存器裡。
這個可以跟PLC的儲存區來進行對比，西門子的I/Q/M都是線圈，V/T/C/DB都是暫存器，三菱的X/Y都是線圈，D/W/H都是暫存器，歐姆龍的CIO是線圈，D/W/H是暫存器。
以西門子為例，雖然I和Q都表示線圈，但是他們的分工是不同的，I表示輸入，Q表示輸出，輸入意味著該儲存區裡的值必須由外部裝置接入，是隻讀的，輸出表示輸出結果給外部裝置，是可讀可寫的。
因此，Modbus的線圈和暫存器應該也按照只讀、讀寫來進一步細分，因此這就形成了Modbus的儲存區，如下表所示：
儲存區代號
然而，上面表格裡的儲存區名稱是一個全稱，開發和使用中使用全稱會比較麻煩，因此需要給他們取個別名，就像西門子的I/Q/M一樣，這些都是西門子給儲存區取的一個代號，所以Modbus也要給這些儲存區取一個代號，乾脆直接用數字吧，於是，就有了下面的規定：
這個其實就跟我們的姓名和小名一樣，姓名是正式場合使用，日常場合，我們一般可以使用小名。
儲存區範圍
無論是什麼儲存區，都會有一個範圍的限制，就像西門子的M區可能最大到8192，三菱的X區最大到2048，Modbus的每個儲存區也應該規定一個範圍，不能無限制使用。
Modbus是這麼規定的，每個儲存區的最大範圍是65536，這個範圍是很大的。
我們再以三菱的X區為例，如果最大範圍是2048，那麼意味著我們只能訪問X0-X2047這些地址，我們這裡說的X0、X2047，就是我們常說的PLC地址，那麼這個地址是怎麼組成的呢？它是由儲存區編號加上一個地址索引組成，我們把這樣的PLC地址，理解為絕對地址，後面的地址索引，理解為相對地址。
所謂絕對地址，就是我們僅僅透過一個地址名稱，就能知道是什麼儲存區的第幾個資料，而這個第幾個，就是我們說的相對地址，因此絕對地址是唯一的，相對地址，每個儲存區都有。
那麼對於Modbus來說，我們的絕對地址和相對地址是怎麼樣的呢？
我們仍然遵從公式：絕對地址=區號+相對地址。
但是也會有一些不一樣的地方，以保持型暫存器為例，第一個絕對地址是400001，這個地方不是400000，這個是由Modbus規約決定的，其它儲存區也是類似的。
因此，Modbus儲存區範圍如下圖所示：
正如上文所說，65536這個範圍是很大的，但在實際使用中，我們一般用不了這麼多地址，一般情況下，10000以內就已經足夠我們使用了，因此，為了方便起見，我們有一種短的地址模型，如下圖所示：
功能碼
功能碼這個概念，我們可以這麼去理解，先回到我們的初衷，協議的目的是為了資料傳輸，也就是為了讀取資料和寫入資料，我們已經確定好4個儲存區，儲存不同的資料型別，那麼接下來我們就要對這些儲存區進行讀寫，那麼可能會產生很多種不同的行為，比如讀取輸入線圈儲存區、讀取輸出線圈儲存區，這就是兩種不同的行為，同樣的，如果用讀取輸入線圈儲存區、讀取輸出線圈儲存區，會比較麻煩，那麼我們乾脆給每種形成指定一個代號，那麼這種代號就是功能碼。
我們再來探討一下，究竟有多少種不同的行為呢？
讀取和寫入是2種行為，儲存區有4個，但是我們知道輸入線圈和輸入暫存器是隻讀的，因此不能進行寫入，除去這2種的話，應該會產生6種不同的行為，如下圖所示：
然而，Modbus規約將寫入輸出線圈和寫入保持暫存器這2種行為，又進一步做了細分，包括寫入單個和寫入多個，因此原來的6種行為就變成了8種行為，同時給每種行為設定一個代號，就形成了下圖所示的功能碼列表：
Modbus規約中的功能碼其實不止這8個，還有一些功能碼是用於診斷或異常碼，但是一般很少使用，這8種功能碼是最主要的核心功能碼。
協議分類
Modbus嚴格來說，是一個標準化的規約，而不是一個具體協議。我們常說的裝置A和裝置B之間透過Modbus協議來通訊，這句話其實是不嚴謹的。
Modbus規約上有三種不同的協議，分別是ModbusRtu、ModbusAscii、ModbusTcp。
一般來說，ModbusRtu和ModbusAscii是執行在串列埠上的協議，ModbusTcp是執行是乙太網上的協議，但是這並非絕對的，我們也可以將ModbusRtu、ModbusAscii執行在乙太網或光纖上使用，同樣的，在串列埠網路裡，我們也可以使用ModbusTcp的協議，因為協議只是一種規範，並不限制通訊介質。
報文格式
前面我們說了Modbus有三種不同的協議，分別是ModbusRtu、ModbusAscii、ModbusTcp，那麼這三種協議的報文格式也是不同的，下面分別對這三種協議的報文格式進行說明：
ModbusRtu的報文格式如下：
第一部分：從站地址，佔1個位元組
第二部分：功能碼，佔1個位元組
第三部分：資料部分，佔N個位元組
第四部分：校驗部分，CRC校驗，佔2個位元組
2。 ModbusAscii的報文格式如下：
第一部分：開始字元（：）
第二部分：從站地址，佔2個位元組
第三部分：功能碼，佔2個位元組
第四部分：資料部分，佔N個位元組
第五部分：校驗部分，LRC校驗，佔2個位元組
第六部分：結束字元（CR LF）
3。 ModbusTcp的報文格式如下：
第一部分：事務處理識別符號，佔2個位元組
第二部分：協議識別符號，佔2個位元組
第三部分：長度，佔2個位元組
第四部分：單元識別符號，佔1個位元組
第五部分：功能碼，佔1個位元組
第六部分：資料部分，佔N個位元組
除錯軟體
Modbus學習成本很低，因為協議是公開免費的，我們可以直接獲取到《Modbus中文協議文件》。
同時，也有很多除錯軟體可以進行模擬除錯，因此我們可以在不購買任何硬體的情況下，就把Modbus協議學好。
【協議文件和除錯軟體】可以聯絡助教老師獲取
。
Modbus 學習必須要配合相關的除錯軟體，可以達到事半功倍的效果，Modbus
學習必備的三大神器分別是 ModbusPoll、ModbusSlave 及 VSPD，ModbusPoll 軟體主要用於模擬 Modbus主站或 Modbus 客戶端，ModbusSlave 軟體主要用於模擬 Modbus 從站或 Modbus 伺服器，而 VSPD 全稱 Configure Virtual Serial Port Driver，是用來給電腦建立虛擬串列埠使用的。
即使我們想要結合硬體，支援Modbus協議的裝置也有很多，各種品牌PLC、各種品牌的儀表、各種溫溼度感測器、流量計等都可以很好地支援Modbus協議。