1.概述

定義：Modbus TCP 是 Modbus 協議的變體，基于 TCP/IP 協議棧，用于通過以太網實現工業設備間的通信。
背景：由施耐德電氣（原 Modicon 公司）在 1999 年發布，將傳統的 Modbus RTU/ASCII 適配到現代網絡環境。

核心特點：

1. 基于客戶端/服務器模型，客戶端（主站）發起請求，服務器（從站）響應。
2. 默認使用 TCP 端口 502，支持高速、遠距離通信。
3. 二進制表現形式、緊湊的數據結構，通信效率高；
4. 基于可靠連接的服務

2. 協議結構

Modbus TCP 報文由 MBAP 頭（Modbus Application Header） 和 PDU（協議數據單元） 組成：

MBAP 頭（7 字節）

1. 事務標識符（2 字節）：匹配請求與響應（如 0x0001）。
2. 協議標識符（2 字節）：固定為 0x0000，表示 Modbus 協議。
3. 長度字段（2 字節）：后續數據的字節數（包括單元標識符）。
4. 單元標識符（1 字節）：標識從站設備（類似 RTU 的從機地址）。

PDU（功能碼 + 數據）

1. 功能碼（1 字節）：定義操作類型（如 0x03 讀保持寄存器）。
2. 數據字段（N 字節）：請求或響應的具體內容
3. 示例

• 請求（讀取保持寄存器）

事務ID	協議ID	長度	單元ID	功能碼	起始地址	寄存器數量
00 01	00 00	00 06	01	03	00 00	00 02

• 響應

事務ID	協議ID	長度	單元ID	功能碼	字節數	數據
00 01	00 00	00 07	01	03	04	00 0A 00 0B

3.通信流程

1. 建立連接
   客戶端（主站）通過 TCP 端口 502 連接服務器（從站）。
2. 構造請求
   MBAP 頭：事務ID（唯一標識）、協議ID（0x0000）、長度（單元ID+PDU字節數）、單元ID（從站地址）。
   PDU：功能碼（如 0x03 讀寄存器） + 數據（地址、數量等）。
3. 發送請求
   客戶端通過 TCP 連接發送報文至服務器。
4. 處理請求
   服務器驗證報文，執行操作（讀/寫數據），生成響應（成功或異常）。
5. 返回響應
   服務器返回響應報文，格式與請求類似：
   成功：功能碼 + 數據（如寄存器值）。
   失敗：功能碼 + 0x80 + 異常碼。
6. 解析響應
   客戶端匹配事務ID，提取數據或處理錯誤。
7. 關閉連接（可選）
   短連接：單次通信后斷開。
   長連接：復用連接多次通信。

• 核心要點
  端口：502（TCP）。
  事務ID：唯一匹配請求與響應。
  功能碼：定義操作類型（讀/寫）。
  長度字段 = 單元ID（1字節） + PDU字節數。
  字節序：大端（高位在前）。

• 一句話總結：建連 → 組包 → 發請求 → 處理 → 回響應 → 解析 → 關連（可選）。

4. 與Modbus RTU的區別

1. 從機地址不再重要，可通過IP地址區分；
2. 取消CRC校驗，因為TCP/IP數據中已存在校驗；
3. 多了MBAP報文頭。