开卷有益：你应该了解的Modbus Tcp/ip基础！

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一、以太网的历史

最早的以太网应该追溯到施乐公司（Xerox）的PARC（Palo Alto Research Center）研究项目，当时为20世纪70年代初，速度2.94Mbps。

1980年，由数字设备公司（DEC）、英特尔公司（Intel）和施乐公司颁布了DIX V1.0标准，把以太网的速度提升到10Mbps，但仍采用同轴“粗缆”作为传输介质。

1982年，DIXV2.0标准发布，这就是人们目前最常用，也最熟悉的Ethernet II。在DIX标准发布的同时，电气与电子工程协会（IEEE）也计划由802委员会制定开放网络标准。

1985年，由IEEE颁布了“IEEE802.3载波监听多路访问及冲突检测（CSMS/CD）的访问方法和物理层规范”。

工业以太网，首先要考虑的是高温、潮湿、震动；第二是对工业抗电磁干扰和抗辐射有一定要求，比如满足EN50081-2、EN50082-2标准，而办公室级别的产品未经过这些工业标准测试。为了改善抗干扰性和降低辐射，工业以太网产品多使用多层线路板或双面电路板，并且外壳采用金属，如铸铝来屏蔽干扰；第三是电源要求，因为集线器、交换机、收发器多为有源部件，而现场电源的品质又较差，故通常都采用双路的直流电或交流电为其供电。另外考虑方便安装，工业以太网产品多数使用DIN导轨或面板安装；第四是通讯介质的选择，在办公室环境下，多数配线多使用UTP，而在工业环境下，推荐用户使用STP（带屏蔽双绞线）和光纤（Optical Fiber）。

二、为什么要用TCP/IP　

TCP/IP（传送控制协议/网际协议）之所以强大的最主要的一个原因在于它可以使用在多种物理网络技术上，包括局域网和广域网技术，并能适应几乎所有的底层通信技术。20世纪80年代初，先在X.25上运行TCP/IP协议，而后，又在一个拨号语音网络（例如电话系统）上使用TCP/IP协议，又有TCP/IP在令牌环网上运行成功，最后，又实现了TCP/IP远程分组无线网点与其他Internet网点之间进行TCP/IP的通信。

TCP/IP协议是极其灵活的，几乎所有的底层技术都可以用于传输TCP/IP的通信，也就是说，TCP/IP具备连接不同网络的能力。另外，使用TCP/IP也简化了OSI的模型，因为它省略了表示层和会话层。如果现在把以太网物理层和数据链路层加到OSI的模型之中，就构成了基于以太网的TCP/IP网。

三、开放和标准的Modbus TCP　　

Modbus是开放的协议，IANA（互联网编号分配管理机构）给Modbus协议赋予TCP端口号为502，这是目前在仪表与自动化行业中唯一分配到的端口号。

Modbus是标准的协议，因为从1978年以来，在工业自动化行业，已安装了百万计的串口Modbus设备和10万计的Modbus TCP/IP设备，拥有超过300多个Modbus兼容设备厂商，还有90%的第三厂家的I/O支持Modbus TCP/IP，所以是使用最广泛的标准。

IP是Internet最基本的协议，IP的主要目的是找到IP报文的“下一个连接点”，它可以是路由器，计算机，控制器甚至是I/O，关键是这个设备必须有自己的IP地址。凡是在网络层使用IP协议的网络都是通过IP地址来进行寻址的，所以使用时首先要进行复杂的设置，每个节点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”和一个“主机名”。

TCP是基于传输层的协议，TCP是面向连接的、可靠的协议，它能把报文分解为数段，在目的站再重新装配这些段，支持重新发送没有被收到的段，TCP提供两台设备之间的全双工连接，允许它们高效地交换大量数据。

TCP使用滑动窗口协议来高效地使用网络，由于TCP很少干预底层投递系统的工作，它可以适应各种投递系统，由于它提供流量控制，所以TCP能够使各种不同速度的系统进行通信。报文段是TCP所使用的基本传输单元，用于传输数据或控制信息。

四、Modbus TCP/IP

Modbus 是一种通讯协议，于1979年由Modicon公司发明，并将其公开，推向市场，是基于主站从站/ 客户机服务器方式连接智能设备，实现设备间的数据交换。

Modbus TCP/IP使用以太网OSI模型中的五层。

第一层：物理层，提供设备的物理接口，与市售的介质/网络适配器相兼容。

第二层：数据链路层，格式化信号到包含源/目的硬件地址的数据帧。

第三层：网络层，实现带有32位IP地址的IP报文包。

第四层：传输层，实现可靠性连接，传输，查错，重发，端口服务，传输调度等。

第五层：应用层，Modbus协议报文。