Modbus 是工业自动化领域应用最广的主从式通讯协议，由 Modicon 公司开发，公开免费、结构简单，PLC、变频器、仪表、温控器、传感器大量使用，核心采用主站轮询机制，同一总线里面只有一个主站，主站主动发起请求，从站被动应答，从站不会主动上报数据，协议主要分 Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus TCP 三种主流版本，RTU 用二进制帧，带 CRC 校验，串口 RS485 最常用；ASCII 是可打印字符传输；Modbus TCP 跑在以太网 TCP/IP 之上，端口默认 502。协议把现场设备数据抽象成四类寄存器：线圈、离散输入、保持寄存器、输入寄存器，通过功能码读写这些数据，因为协议简单可靠，成为工控行业通用标准，但是它本身没有加密，也没有身份认证，适合内网工业现场，直接暴露公网会有安全风险。

版本对照表

核心数据对象

1 线圈 Coil：位类型，可读写，地址 0xxxx，只有 0 或者 1，一般控制继电器开关

2 离散输入 Discrete Input：位类型，只读，地址 1xxxx，采集外部开关信号

3 保持寄存器 Holding Register：16 位寄存器，可读写，地址 4xxxx，最常用，模拟量、参数、设定值都放在这里

4 输入寄存器 Input Register：16 位寄存器，只读，地址 3xxxx，采集传感器测量值

常用功能码

RTU 帧结构

从站地址 + 功能码 + 数据域 + CRC 校验

• 从站地址：1 字节，范围 1~247，0 是广播地址，所有从站接收，但是不回复
• 功能码：1 字节，指定读写操作
• 数据域：包含起始地址、寄存器数量、写入数据等
• CRC16：2 字节，校验帧传输错误

帧与帧之间要求至少 3.5 个字符时间间隔，这是 RTU 识别一帧结束的重要规则，间隔太短容易粘包。

通讯工作原理

主站轮询，主站依次给每个从站发送请求报文，从站收到属于自己地址的报文之后处理，返回应答报文；如果校验错误，从站直接丢弃报文不回应；如果功能码非法或者寄存器地址越界，从站返回异常应答，异常码会把原功能码最高位置 1，附带异常代码，比如非法功能码、非法地址、设备故障。

广播模式主站发送地址 0，所有从站执行写操作，从站不返回应答，适合批量下发控制命令。

Modbus TCP 和 RTU 关键区别

Modbus TCP 去掉 CRC 校验，因为 TCP 本身具备可靠传输，报文前面增加 MBAP 报文头，包含事务标识、协议标识、长度、单元标识，单元标识相当于原来 RTU 的从站地址，支持多个主站同时连接，不再是单主站轮询的严格限制，传输速率比串口 RTU 高很多。

常见故障排查

1 无应答：检查波特率、数据位、停止位、校验位是否一致，从站地址是否正确，接线 A B 是否接反

2 数据乱码：波特率不匹配，或者总线干扰，RS485 需要终端电阻

3 应答异常码：寄存器地址超出设备支持范围，功能码不支持

4 粘包丢包：帧间隔不满足 3.5 字符，或者总线负载过高

综合来说 Modbus 是经典主从工业协议，核心就是四类寄存器 + 功能码读写，现场绝大多数项目优先选择 Modbus RTU，以太网项目选用 Modbus TCP，优点简单通用，缺点无安全机制，只适合工业内网环境。

【常见问题】

问题 1 modbus 通讯协议详解 RTU 和 TCP 怎么选

回答 1 modbus 通讯协议详解，串口长距离现场布线选 Modbus RTU，modbus 通讯协议详解如果是以太网局域网，需要高速通讯就选 Modbus TCP。

问题 2 modbus 通讯协议详解 主站可以多个吗

回答 2 modbus 通讯协议详解，传统 RTU 是单主站轮询，modbus 通讯协议详解 Modbus TCP 支持多主站同时连接。

问题 3 modbus 通讯协议详解 03 功能码作用是什么

回答 3 modbus 通讯协议详解，03 功能码是读取保持寄存器，modbus 通讯协议详解也是工程里面使用频率最高的功能码。

【免责申明】

本文 Modbus 协议属于公开标准科普，不同厂商设备寄存器映射表存在差异，实际调试以设备手册为准，协议本身无加密，公网部署需要额外做安全防护，内容仅供学习参考。