ModBus通信協議主從查詢—回應Modbus協議是一個master/slave架構的協議。有一個節點是master節點，其他使用Modbus協議參與通信的節點是slave節點。每一個slave設備都有一個唯一的地址。ModBus協議建立了主設備查詢的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發送的數據和錯誤檢測域。從設備回應消息也由ModBus協議構成，包括確認要行動的域、要返回的數據和錯誤檢測域。所有設備都會收到命令，但只有指定位置的設備會執行及回應指令。所有的Modbus命令包含了檢查碼，以確定到達的命令沒有被破壞。基本的ModBus命令能指令一個RTU改變它的寄存器的某個值，控制或者讀取一個I/O端口，以及指揮設備回送一個或者多個其寄存器中的數據功能代碼告之從設備要執行何種功能。數據段包含了從設備要執行功能的任何附加信息。數據段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。常用ModBus協議ASCII方式起始位設備地址功能代碼數據LRC校驗結束符1個字符2個字符2個字符N個字符2個字符2個字符RTU方式起始位設備地址功能代碼數據CRC校驗結束符T1-T2-T3-T48位8位N個字符2個字符T1-T2-T3-T4數據的校驗的方式有兩種，LRC（縱向冗余校驗）和CRC（循環冗余校驗）。以太網格式常用ModBus協議主設備查詢格式從設備響應格式現場總線現場總線被譽為自動化領域的計算機局域網。現場總線控制系統既是一個開放的通信網絡，又是一種全分布控制系統。它作為智能設備的聯系紐帶，把掛接在總線上、作為網絡節點的智能設備連接為網絡系統，并進一步構成自動化系統，實現基本控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、監控、優化及控管一體化的綜合自動化功能。這是一項以智能傳感器、控制、計算機、數字通信、網絡為主要內容的綜合技術。現場總線現場總線是一種工業數據總線，是自動化領域中底層數據通信網絡，是以數據通信代替傳統4~20mA模擬信號及普通開關量信號的傳輸，是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統。世界上存在著大約四十余種現場總線，如法國的FIP，英國的ERA，德國西門子公司Siemens的ProfiBus，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemount公司的HART，CarloGavazzi公司的Dupline，丹麥ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），ModBus，SDS，Arcnet，國際標準組織-基金會現場總線FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美國的DeviceNet與ControlNet等等。這些現場總線大都用于過程自動化、醫藥領域、加工制造、交通運輸、國防、航天、農業和樓宇等領域，大概不到十種的總線占有80%左右的市場。現場總線現場總線除具有一對N結構、互換性、互操作性、控制功能分散、互連網絡、維護方便等優點外，還具有如下特點：網絡體系結構簡單綜合自動化功能容錯能力強提高了系統的抗干擾能力和測控精度現場總線-FF總線基金會現場總線FF（FoundationFieldbus）FF的參考模型具備ISO/OSI參考模型中的三層，即物理層、數據鏈路層和應用層，并按照現場總線的實際要求，把應用層劃分為兩個子層——總線范圍子層與總線報文規范子層。此外，FF增加了用戶層，因此可以將通信模型看作是四層。物理層規定了信號如何發送；數據鏈路層規定如何在設備間共享網絡和調度通信；應用層規定了在設備間交換數據、命令、事件信息以及請求應答中的信息格式；用戶層用于組成用戶所需要的應用程序，如規定標準的功能塊、設備描述，實現網絡管理、系統管理等。現場總線-過程現場總線ProfiBusProfiBus是PROCESSFieldbus的縮寫。ProfiBus針對不同的應用需要推出了三種類型：ProfiBus-DP(DecentralizedPeriphery)、ProfiBus-PA(ProcessAutomation)和ProfiBus-FMS(FieldbusMessageSpecification)。這三種類型均使用統一的總線訪問協議，其中PROFIBUS-DP采用經過優化的高速、廉價通信連接，專為自動控制系統和設備級的分散I/O之間通信設計，能滿足設備級分布式控制系統的實時性、穩定性和可靠性的要求；PROFIBUS-PA專為過程自動化設計，數據傳輸采用IEC11582標準，支持本質安全要求和總線供電；PROFIBUS-FMS用來解決車間級通信任務，完成中等傳輸速度的循環和非循環通信任務，較DP通信量大，使用更靈活，服務復雜多樣，但實時性能稍低。所以，PROFIBUS覆蓋了制造業自動化、樓宇自動化和過程自動化等多個自動化領域。現場總線-過程現場總線ProfiBus過程現場總線Profibus傳輸速度可在9.6Kbps～12Mbps范圍內選擇且當總線系統啟動時，所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。Profibus-DP（DecentralizedPeriphery)和Profibus-PA（ProcessAutomation)是目前最常用的兩種類型現場總線。它們主要使用主-從方式，通常周期性地與總線設備進行數據交換。Profibus-DP，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。可實現高速傳輸，適用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數據傳輸，用于連接Profibus-PA和加工自動化。該協議定義了第一、二層和用戶接口，第三層到第七層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同Profibus-DP設備的設備行為。Profibus-DP采用RS-485作為物理層的連接接口，網絡的物理連接采用屏蔽單對雙絞銅線的A型電纜。Profibus-PA，專為過程自動化設計，可使傳感器（變送器)和執行機構連在一根總線上。十分適合防爆安全要求高、通信速度低的過程控制場合，可以提供總線供電。該協議定義了第一、二、七層，第三層到第六層未加描述。現場總線-過程現場總線ProfiBus隨著商務、辦公領域的IT技術在企業信息化中的影響越來越大，ProfiBus又提出了結合Ethernet的解決方案——ProfiNet，ProfiNet采用了對象模型（COM/DCOM)，通過TCP/IP很容易實現對外信息的交換，原有的PROFIBUS設備通過代理接口也可以方便地集成到ProfiNet中。ProfiNet可以看作ProfiBus結合IT技術后的縱向向上拓展，這一拓展對實現企業的管控一體化具有重大意義。需要注意，在一些數據量較大、實時性要求不十分嚴格的車間級通信中ProfiNet已經逐漸取代了原來ProfiBus-FMS的地位。所以在談到ProfiBus技術時，主要指PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA以及ProfiNetPROFIBUS-DP的協議結構EngineControlTransmissionControlAnti-lockBrakesActiveSuspensionLightingPowerSeatsAirConditionPowerLocksPowerWindowAirbagDashBoardEngineControlTransmissionControlAnti-lockBrakesActiveSuspensionLightingPowerSeatsAirConditionPowerLocksPowerWindowAirbagCANCANCANCANCANCANCANCANCANCANDashBoardCANCAN現場總線-CANCAN是ControllerAreaNetwork的縮寫，中文稱為控制局域網。它是德國Bosch公司在1986年為解決現代汽車中眾多測量與控制部件之間的數據交換而開發的一種串行數據通信總線，已成為ISO國際標準ISO11898。雖然該技術最初是服務于汽車工業，但由于其在技術與性價比方面的優勢，在眾多領域得到了應用。CAN總線規范了任意兩個CAN節點之間的兼容性，包括電氣特性及數據揭示協議。CAN協議分為兩層：物理層和數據鏈路層。物理層決定了實際傳送過程中的電氣特性，在同一網絡中，所有節點的物理層必須保持一致，但可以采用不同方式的物理層。CAN的數據鏈路層功能包括幀組織形式，總線仲裁和檢錯、錯誤報告及處理，確認哪個信息要發送，確認接收到的信息以及為應用層提供接口等。CAN總線控制系統的結構常用CAN節點的結構物理層數據鏈路層現場總線-CANCAN在可靠性、實時性與靈活性方面具有獨特的優勢，主要表現在以下7個方面：（1）CAN總線網絡上的任意一個節點均可在任意時刻主動向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從。（2）CAN采用載波監聽多路訪問、逐位仲裁的非破壞性總線仲裁技術。一是先聽再說，二是當多個節點同時向總線發送報文而引起沖突時，優先級較低的節點會主動地退出發送，而最高優先級的節點可不受影響地繼續傳輸數據，從而大大節省了總線仲裁時間。（3）通信靈活，可方便地構成多機備份系統及分布式檢測、控制系統。（4）網絡上的節點可分成不同的優先級以滿足不同的實時要求。采用非破壞性總線仲裁技術，當兩個節點同時向網絡上傳送信息時，優先級低的節點主動停止數據發送，而優先級高的節點可不受影響地繼續傳輸數據。（5）具有點對點、一點對多點及全局廣播傳送接收數據的功能。通信距離最遠可達10km（速率為5Kbps），在400m通信距離內，通信速率最高可達1Mbps。網絡節點數實際可達110個。（6）每一幀的有效字節數為8，這樣傳輸時間短，受干擾的概率低；每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，數據出錯率極低，可靠性極高。在傳輸信息出錯嚴重時，節點可自動切斷它與總線的聯系，以使總線上的其他操作不受影響。（7）通信介質可采用雙絞線、同軸電纜或光纖。現場總線-DeviceNetDeviceNet是由Allen-Bradley公司（Rockwell自動化）開發的一種基于CAN的開放的現場總線標準。DeviceNet用戶組織（ODVA）負責發布DeviceNet規范以及對DeviceNet標準進行維護。就像其他的協議一樣，DeviceNet協議最基本的功能是在設備及其相應的控制器之間進行數據交換。因此，這種通信是基于面向連接的（點對點或多點傳送）通信模型建立的。這樣，DeviceNet既可以工作在主從模式，也可以工作在多主模式。DeviceNet的報文主要分為高優先級的進程報文（I/O報文）和低優先級的管理報文（直接報文）。兩種類型的報文都可以通過分段模式來傳輸不限長度的數據。DeviceNet的通信和應用都是基于對象模型的。預先定義好的對象簡化了不同廠商的不同設備間的數據交換。通過建立不同設備的子集，用戶可以從進一步的規范化中獲益。現場總線-ControlNetControlNet基于改型CANBUS技術，用于PLC與計算機之間的通信網絡。它可連接拖動裝置、穿并行設備、PC、人機界面等。它還可以溝通邏輯控制和過程控制系統，傳輸速率為5Mb/s。控制網網絡是一種高速確定性網絡，用于對時間有苛刻要求的應用場合的信息傳輸。它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務。它作為控制器和I/O設備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現有各種網絡的能力。控制網是一種現代化的開放網絡，它提供如下功能：對在同一鏈路上的I/O實時互鎖、進行對等通信報文傳送和編程操作，均具有相同的帶寬；對于離散和連續過程控制應用場合，均具有確定性和可重復性。現場總線應用領域ProfiBusInterBusDeviceNetControlNet制造業自動化

汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等），造紙，紡織；過程控制自動化

石化，制藥，水泥，食品，啤酒。電力

發電，輸配電：樓宇

空調，風機，照明；鐵路交通

信號系統。現在是歐洲標準，應用在汽車、印刷等領域。DeviceNet的應用包括：汽車，半導體芯片制造，電子產品制造，食品和飲料，批量生產化學處理，裝配，包裝和物料轉移ControlNet總線由Allen-Bradley公司于1997年推向市場，主要應用于汽車、化工、發電、過程控制、自動化制造等領域。信息層控制層設備層EtherNet以太網ControlNet控制網DeviceNet設備層Rockwell自動化系統CAN總線系統的構成CAN總線是現場總線的一種，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，隸屬于控制網絡的范疇。從原理和實現的角度，只要有兩