Modbus RTU 与 Modbus TCP/IP：选择哪种协议？

在工业通信和自动化领域，通信协议的选择会极大地影响系统的效率和可靠性。工业自动化领域使用最广泛的两种协议是 Modbus RTU 和 Modbus TCP/IP。这两种协议都具有明显的优势，但选择正确的协议取决于各种因素，如网络基础设施、系统要求和具体应用。在本博客中，我们将探讨以下两种协议的主要区别 Modbus RTU 与 Modbus TCP/IP 的比较并帮助您确定最适合您需求的协议。

什么是 Modbus RTU？

Modbus RTU（远程终端设备）是一种串行通信协议，在工业环境中已使用了几十年。它通过 RS-485、RS-232 或类似的串行通信接口进行通信。 Modbus RTU 设计简单高效，以一系列代表二进制 1 和 0 的电脉冲形式传输数据。它广泛应用于短距离数据传输，通常用于闭环控制系统。不过，通过适当的硬件和信号调节，它也可用于长距离通信。

在 Modbus RTU 中，设备采用主从配置，由一台设备（主站）启动与其他设备（从站）的通信。系统中的每台设备都有一个唯一的地址，这样主站就可以与特定的设备进行通信。数据交换以请求和响应的形式进行，主站向从站发送请求，从站则以所请求的数据进行响应。

什么是 Modbus TCP/IP？

Modbus TCP/IP 是通过以太网运行的 Modbus 协议的扩展。其开发目的是利用 TCP/IP 通信的速度和灵活性。与在串行通信线路上运行的 Modbus RTU 不同，Modbus TCP/IP 利用标准的以太网连接来传输更远距离的数据。

该协议还采用客户机-服务器模式，即 Modbus TCP/IP 服务器（设备）保存数据，客户机（通常是控制器或计算机）请求信息。Modbus TCP/IP 广泛应用于现代工业网络，因为它支持高速通信和可扩展性，是需要快速可靠数据传输的系统的理想选择。

Modbus RTU 与 Modbus TCP/IP：有什么区别？

虽然 Modbus RTU 和 Modbus TCP/IP 都属于 Modbus 协议系列，但它们在通信方法、速度和应用方面却有很大不同。让我们来分析一下它们的主要区别：

协议封装

在 Modbus RTU 中，数据封装在一个包含设备地址、功能代码和传输数据的帧中。数据被序列化为二进制格式，与 Modbus TCP/IP 相比开销更小。

另一方面，Modbus TCP/IP 将 Modbus RTU 信息封装在 TCP/IP 数据包中。这意味着它包括额外的 IP 地址、端口号和错误检查头。这虽然增加了开销，但也为大型复杂网络的通信提供了更大的灵活性。

通信模式

Modbus RTU 采用半双工模式，即每次只能单向通信。这对于设备相对简单、不需要实时通信的应用来说已经足够。

Modbus TCP/IP 采用全双工模式，可同时进行双向通信。这使得数据交换更快、更高效，对于需要实时监控的应用来说至关重要。

交流中的角色

在 Modbus RTU 网络中，主站设备通过向从站设备发送请求来控制通信，然后从站设备响应所请求的数据。

在 Modbus TCP/IP 中，通信模型仍可遵循主从结构，但也允许更灵活的点对点通信。此外，由于 TCP/IP 的可扩展性更强，设备可以成为具有多级通信层次结构的更复杂网络的一部分。

变速箱

Modbus RTU 使用串行通信协议（RS-485、RS-232），其传输距离有限，RS-485 的传输距离通常可达 4000 英尺。因此，它非常适合设备较少的本地化系统。

而 Modbus TCP/IP 则得益于以太网的长距离传输能力。有了 TCP/IP 协议，传输距离就可以扩展到全球网络，因为它是专为处理低延迟的大规模通信而设计的。

应用

Modbus RTU 通常用于对简单性、可靠性和成本效益要求较高的应用场合。它非常适合设备距离较近的环境，如工厂车间或小型自动化系统。

另一方面，Modbus TCP/IP 更适合具有复杂网络基础设施的现代工业系统，如智能楼宇、大型工厂和数据中心。其与企业系统集成的能力和更高的通信速度使其成为可扩展的高性能系统的首选。

Modbus RTU 与 Modbus TCP/IP：选择哪种协议？

选择 Modbus RTU 与 Modbus TCP/IP 的比较 这主要取决于工业系统的具体要求。

• 如果是，请选择 Modbus RTU：
  • 您在传输距离有限的本地环境中工作。
  • 您需要一个经济高效的解决方案，以简化系统。
  • 现有网络基础设施不支持以太网。
  • 您需要与旧系统和设备兼容。
• 如果是，请选择 Modbus TCP/IP：
  • 您需要远距离或通过广域网（WAN）传输数据。
  • 您的系统需要以更快的速度和全双工通信方式进行实时数据交换。
  • 项目的可扩展性非常重要，您需要与现代 IT 系统集成。
  • 您的网络已经支持以太网，或者您正在构建一个新的基于以太网的网络。

常见问题 Modbus RTU 和 Modbus TCP/IP (常见问题）