早在1971年，Modicon公司首次推出了Modbus协议，ModbusRTU和ModbusASCII诞生于此。后来施耐德电气（SchneiderElectric）收购了Modicon公司，并在1997年推出了ModbusTCP协议。2004年，中国国家标准委员会正式把Modbus作为了国家标准，开启了Modbus为中国工业通信做贡献的时代。
通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。Modbus协议具有标准、开放，可以支持多种电气接口，数据帧格式简单紧凑，数据传输量大、实时性好等特点，在工业控制系统中得到了广泛的应用，已经成为通用工业标准。深入分析Modbus协议实现原理和其安全性对提高工控系统安全性有着重要的现实意义。ModbusRTU和ModbusASCII主要用于串行通信领域，而ModbusTCP则常用于以太网通信。现在，Modbus已经成为工业领域通信协议标准，并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式。
03 协议原理
Modbus使用一种简单的MasterandSlave主从协议（客户机/服务器协议）进行通信。客户机作为主站，向服务器发送请求；服务器（从站）接到请求后，对请求进行分析并作出应答。其中使用的通信帧被称为应用数据单元（ApplicationData Unit，ADU），它包括通信地址段、功能代码段、数据段和校验段，如下图：
一般使用上，监控系统(HMI)都为Master，PLC、电表、仪表等都为Slave，HMI系统一直PollingSlave的各种relayandregisterZui新数值，然后做显示及各种逻辑计算及控制调整等处理。
其中，功能代码段和数据段组合称为协议数据单元（Protocol Data Unit or Protocol DescriptionUnit)，PDU）。功能代码段占用一个字节，取值范围为1~255，其中128~255为保留值，用于异常消息应答报文。1~127为功能代码编号，其中65~72和100~110为用户自定义编码。
04 传输方式
Modbus协议是一种应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型，协议本身并没有定义物理层，只是定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。
Modbus 协议使用串口传输时可以选择RTU或ASCII模式，并规定了消息、数据结构、命令和应答方式并需要对数据进行校验。ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验。通过以太网传输时使用TCP，这种模式不使用校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。
05 Modbus RTU与Modbus ASCII有什么区别
Modbus是一种应用层协议，它定义了与基础网络无关的数据单元（ADU），可以在以太网（TCP/IP）或串行链路上（RS232、RS485等）进行通信（以太网ADU和串行ADU略有不同）。在串行链路上，Modbus协议有两种传输模式——ASCII模式和RTU模式。其中，ASCII是英文“AmericanStandard Code for InformationInterchange”的缩写，中文翻译为“美国国家信息交换标准编码”；RTU是英文“ Remote TerminalUnit”的缩写，中文翻译为“远程终端设备”。
首先，让我们来看看Modbus的工作原理。
Modbus采用主从（Master-Salve）通信模式，仅有主设备（Master）能对传输进行初始化，从设备（Slave）根据主设备的请求进行应答。典型的主设备包括现场仪表和显示面板，典型的从设备为可编程逻辑控制器（PLC）。
在串行链路的主从通信中，Modbus主设备可以连接一个或N（Zui大为247）个从设备，主从设备之间的通信包括单播模式和广播模式。
在广播模式中，Modbus主设备可同时向多个从设备发送请求（设备地址0用于广播模式），从设备对广播请求不进行响应。
在单播模式中，主设备发送请求至某个特定的从设备（每个Modbus从设备具有唯一地址），请求的消息帧中会包含功能代码和数据，比如功能代码“01”用来读取离散量线圈的状态。从设备接到请求后，进行应答并把消息反馈主设备。