Modbus由MODICON公司于1979年開發，是一種工業現場總線協議標準，1996年施耐德公司推出基于以太網TCP/IP的Modbus協議，ModbusTCP，
Modbus通信的設備分為主站(mater)和從站(slave)，主站為主動方，從站為被動方，
通信程序
通信的程序為：
- 主站設備主動向從站設備發送請求
- 從站設備處理主站的請求后，向主站回傳結果，
- 如果從站設備處理請求出現例外，則向主站設備回傳例外功能碼，
資料傳輸方式
modbus的資料傳輸被定義為對以下4個存盤塊的讀寫：
- 線圈(coils) 操作單位為1位字的開關量，PLC的輸出位，在Modbus中可讀可寫
- 離散量(discreteinputs) 操作單位為1位字的開關量，PLC的輸入位，在Modbus中只讀
- 輸入暫存器(inputregisters) 操作單位為16位字(兩個位元組)資料，PLC中只能從模擬量輸入端改變的暫存器，在Modbus中只讀
- 保持暫存器(holdingregisters) 操作單位為16位字(兩個位元組)資料，PLC中用于輸出模擬量信號的暫存器，在Modbus中可讀可寫
MODBUS-TCP報文結構
modbus-tcp報文結構：
如上圖所示：modbus-tcp的報文由MBAP+PDU組成，
MBAP報文頭
其中MBAP報文頭的組成為：
| 域 | 長度 | 描述 |
|---|---|---|
| 事務元識別符號 | 2 個位元組 | MODBUS 請求/回應事務處理的識別碼，主要用于在主站設備在接收到回應時能知道是哪個請求的回應 |
| 協議識別符號 | 2 個位元組 | 對于MODBUS 協議來說，這里恒為0 |
| 長度 | 2 個位元組 | 以下位元組的數量，也就是完整報文的位元組數減去6 |
| 單元識別符號 | 1 個位元組 | 串行鏈路或其它總線上連接的遠程從站的識別碼，也就是要訪問的從站的標識號，因為只有一個位元組，所以一個主站最多只能訪問256個從站設備 |
由上表可知，報文頭為 7 個位元組長，
PDU報文體
PDU的組成為功能碼(一個位元組)和資料(n個位元組)
其中功能碼為一個位元組，modbus定義的功能碼有：
- 01 讀線圈(coils)狀態，讀取單個或多個
- 02 讀離散輸入(discreteinputs)狀態，讀取單個或多個
- 03 讀保持暫存器(holdingregisters)，讀取單個或多個
- 04 讀輸入暫存器(inputregisters)，讀取單個或多個
- 05 寫單個線圈(coils)狀態，單個寫入
- 06 寫單個保持暫存器(holdingregisters)，單個寫入
- 15 寫多個線圈(coils)，多個寫入
- 16 寫多個保持暫存器(holdingregisters)，多個寫入
另外，當回應報文的功能碼最高位為1時（即：(function & 0x80) != 0），表示為例外回應，這時資料為一個位元組的例外碼，具體的例外碼定義有：
- 01 功能碼不能被從機識別
- 02 從機的單元識別符號不正確
- 03 值不被從機接受
- 04 當從機試圖執行請求的操作時，發生了不可恢復的錯誤，
- 05 從機已接受請求并正在處理，但需要很長時間，回傳此回應是為了防止在主機中發生超時錯誤，主站可以在下一個輪詢程式中發出一個完整的訊息，以確定處理是否完成，
- 06 從站正在處理長時間命令，Master應該稍后重試，
- 07 從站不能執行程式功能，主站應該向從站請求診斷或錯誤資訊，
- 08 從站在記憶體中檢測到奇偶校驗錯誤，主設備可以重試請求，但從設備上可能需要服務，
- 10 專門用于Modbus網關，表示配置錯誤的網關，
- 11 專用于Modbus網關的回應，當從站無法回應時發送，
PDU報文詳情
1、讀線圈
請求報文：
| 功能碼：01，一個位元組 | 偏移量offset(讀取資料的開始位置)，兩個位元組 | 讀取數量，兩個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：01，一個位元組 | 資料長度(位元組數)，一個位元組 | 線圈狀態資料，n個位元組（由于網路傳輸的資料都是以整位元組為單位的，所以收到的資料可能比請求中要讀的位數要多，這時按位將資料轉換為開關量，只需決議請求中讀取數量欄位設定的位數就可以了） |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：129(0x81)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
2、讀離散輸入
請求報文：
| 功能碼：02，一個位元組 | 偏移量offset(讀取資料的開始位置)，兩個位元組 | 讀取數量，兩個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：02，一個位元組 | 資料長度(位元組數)，一個位元組 | 離散輸入狀態資料，n個位元組（由于網路傳輸的資料都是以整位元組為單位的，所以收到的資料可能比請求中要讀的位數要多，這時按位將資料轉換為開關量，只需決議請求中讀取數量欄位設定的位數就可以了） |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：130(0x82)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
3、讀保持暫存器
請求報文：
| 功能碼：03，一個位元組 | 偏移量offset(讀取資料的開始位置)，兩個位元組 | 讀取數量，兩個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：03，一個位元組 | 資料長度(位元組數，這里應該是請求報文中的讀取數量的2倍)，一個位元組 | 保持暫存器資料，n個位元組（資料的位元組數應該是請求報文中的讀取數量的2倍） |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：131(0x83)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
4、讀輸入暫存器
請求報文：
| 功能碼：04，一個位元組 | 偏移量offset(讀取資料的開始位置)，兩個位元組 | 讀取數量，兩個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：04，一個位元組 | 資料長度(位元組數，這里應該是請求報文中的讀取數量的2倍)，一個位元組 | 輸入暫存器資料，n個位元組（資料的位元組數應該是請求報文中的讀取數量的2倍） |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：132(0x84)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
5、寫單個線圈
請求報文：
| 功能碼：05，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的線圈狀態值（只關注0和非0），兩個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：05，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的線圈狀態值（只關注0和非0），兩個位元組 |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：133(0x85)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
6、寫單個保持暫存器
請求報文：
| 功能碼：06，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的保持暫存器資料，兩個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：06，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的保持暫存器資料，兩個位元組 |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：134(0x86)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
7、寫多個線圈
請求報文：
| 功能碼：15，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的數量，兩個位元組 | 資料長度(位元組數)，一個位元組 | 線圈狀態資料，n個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：15，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的數量，兩個位元組 |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：143(0x8f)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
8、寫多個保持暫存器
請求報文：
| 功能碼：16，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的數量，兩個位元組 | 資料長度(位元組數)，一個位元組 | 保持暫存器資料，n個位元組 |
|---|
正常回應報文：
| 功能碼：16，一個位元組 | 偏移量offset(寫入資料的開始位置)，兩個位元組 | 要寫入的數量，兩個位元組 |
|---|
例外回應報文：
| 功能碼：144(0x90)，一個位元組 | 例外碼，一個位元組 |
|---|
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