C#实现MODBUS TCP 通信 第一章（MODBUS 基础理论篇）
Modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议：ModbusTCP。Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave方式通信。ModbusTCP的数据帧可分为两部分：MBAP+PDU。
MBAP为报文头，长度为7字节，组成如下：事务处理标识+协议标识+长度+单元标识符（2字节+2字节+2字节+1字节） ，通俗理解：MODBUS通信的数据内容开头部分，必须有7个字节，而且有固定规律。
MBAP各组成部分详细解释：
1.事务处理标识：可以理解为报文的序列号，一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文。（可以固定为0x00 0x00,也可以是其他的，或者随机都可以，新学人员建议固定采用0x00 0x00，便于理解）
2.协议标识符：00 00表示ModbusTCP协议。（固定的，不可变）
3.长度：表示接下来的数据长度，单位为字节。（具体数据为：单元标识符+功能码+数据内容，是可变的但有规律）
4.单元标识符:可以理解为设备地址。（可以默认为0x01，可以固定）
PDU为数据内容(想要发送的消息内容)：由功能码+数据内容组成。
功能码：功能码为1字节，数据长度不定，由具体功能决定。分别对应四种操作对象：线圈、离散输入、保持寄存器、输入寄存器。
根据操作对象以及是读还是写等动作，Modbus的功能码有：
0x01：读线圈
0x05：写单个线圈
0x0F：写多个线圈
0x02：读离散量输入
0x04：读输入寄存器
0x03：读保持寄存器
0x06：写单个保持寄存器
0x10：写多个保持寄存器
由此可以确定，功能码的内容只能是上面8个内容中的一个。
数据内容：即具体的通信内容（字节长度可变，不固定），这部分我们由示例来进行讲解
示例1：读线圈
具体的结构组成如下：
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 数量H 数量L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 数据长度 数据（一个地址的数据为1位）
如：在从站0x01中，读取开始地址为0x0002的线圈数据，读0x0008位
00 01 00 00 00 06 01 01 00 02 00 08
回：数据长度为0x01个字节，数据为0x01，第一个线圈为ON，其余为OFF
00 01 00 00 00 04 01 01 01 01
具体拆分开分析上面的内容：
请求内容：00 01 00 00 00 06 01 01 00 02 00 08
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 06
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：01
数据内容（4字节）：00 02 00 08
响应内容：00 01 00 00 00 04 01 01 01 01
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 04
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：01
数据内容（2字节）：01 01
整理可得：示例1为我们做了一个查询，查询开始地址为0x0002，的8个线圈的状态，得到的结果为只有第一个线圈即地址为0x0002的线圈是ON状态，其余都是闭合状态，如果第一个和第二个都为ON状态返回的数据就应该是：00 01 00 00 00 04 01 01 01 01 02 01 ，以此类推。
示例2：读保持寄存器
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 数据长度 寄存器数据(响应内容的长度：9+寄存器数量×2)
如：起始地址是0x0000，寄存器数量是 0x0003
00 01 00 00 00 06 01 03 00 00 00 03
回：数据长度为0x06，第一个寄存器的数据为0x21，其余为0x00
00 01 00 00 00 09 01 03 06 00 21 00 00 00 00
具体拆分开分析上面的内容：
请求内容：00 01 00 00 00 06 01 03 00 00 00 03
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 06
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：03
数据内容（4字节）：00 00 00 03
响应内容：00 01 00 00 00 09 01 03 06 00 21 00 00 00 00
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 09
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：03
数据内容（7字节）：06 00 21 00 00 00 00
整理可得：示例2为我们查询了寄存器起始地址是0x0000，连续三个寄存器的值，得到的结果是第一个寄存器的数据为0x21，其余为0x00，其中返回的内容中的数据内容（06 00 21 00 00 00 00）由数据长度（06）+寄存器数据结果（00 21 00 00 00 00）构成
示例3：写单个保持寄存器
请求：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
如：向地址是0x0000的寄存器写入数据0x0009
00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 09
回：写入成功
00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 09
具体拆分开分析上面的内容：
请求内容：00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 09
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 06
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：06
数据内容（4字节）：00 00 00 09
响应内容：00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 09
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 06
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：06
数据内容（7字节）：00 00 00 09
整理可得：示例3为我们向地址是0x0000的寄存器写入数据0x0009，并且写入成功，可以发现的是，写入寄存器的请求和响应的内容是一样的。即发送什么就返回什么表示写入成功。
示例4：写多个保持寄存器
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L 字节长度 寄存器值（13+寄存器数量×2）
响应：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
如：向起始地址为0x0000，数量为0x0002的寄存器写入数据，数据长度为0x04，数据为0x0099和0x1155
00 00 00 00 00 0B 01 10 00 00 00 02 04 00 99 11 55
回：写入成功
00 01 00 00 00 06 01 10 00 00 00 02
具体拆分开分析上面的内容：
请求内容：00 00 00 00 00 0B 01 10 00 00 00 02 04 00 99 11 55
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 0B
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：10
数据内容（4字节）：00 00 00 02 04 00 99 11 55
响应内容：00 01 00 00 00 06 01 10 00 00 00 02
事务处理标识（2字节）：00 01
协议标识符（2字节）：00 00
长度（2字节）：00 06
单元标识符（1字节）：01
功能码（1字节）：06
数据内容（7字节）：00 00 00 02
整理可得：示例4为我们向地址为0x0000，和0x0001两个寄存器分别写入0x0099和0x1155，并且成功
以上就是我们对MODBUS TCP 通信协议的报文的解读，具体通信过程和程序实现我们另外在发帖具体说明。
不知道您还在不在这里，我有一个问题，您里面有一段是这样的：如果第一个和第二个都为ON状态返回的数据就应该是：00 01 00 00 00 04 01 01 01 01 02 01 ，以此类推。请问下这个状态不应该是“00 01 00 00 00 04 01 01 01 02”吗？ 阳光下的心动 发表于 2022-11-13 20:56
不知道您还在不在这里，我有一个问题，您里面有一段是这样的：如果第一个和第二个都为ON状态返回的数据就应 ...
希望可以得到您的回复或者是别人的回复 的确写的不错 工作中常接触modbus通讯协议，但是看不懂啊，妥妥的菜鸟，从头开始慢慢认识它，谢谢楼主分享。 TCP 和rtu有什么区别呢？ songxp03 发表于 2022-2-14 14:04
TCP 和rtu有什么区别呢？
最直观的就是TCP用的是网口，rtu用的是串口 15181692257 发表于 2022-2-15 07:52
最直观的就是TCP用的是网口，rtu用的是串口
谢谢大佬回复 很有用，学习了 感谢楼主分享，正在学习这个！ 15181692257 发表于 2022-2-15 07:52
最直观的就是TCP用的是网口，rtu用的是串口
可以详细说下协议里面的区别吗？
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