M-bus通讯和Modbus通讯

M-Bus和Modbus是两种不同的工业和自动化通讯协议，广泛用于各种工业设备和传感器之间的通信。以下是对这两种协议的详细讲解，包括它们的区别以及相关的专业术语解释。

一、M-Bus（Meter-Bus）通讯详解

1. 概述

M-Bus，即Meter-Bus，是一种专为远程抄表和能源监测设计的欧洲标准通信协议。M-Bus主要用于传输与测量和计量相关的数据，如水表、电表、气表和热量表的数据。

2. 特点

• 低功耗：设计初衷是节能，因此设备的功耗较低，适合电池供电设备。

• 拓扑结构：通常采用主从结构（Master-Slave），支持一台主机与多台从设备通信。

• 物理层：使用双绞线作为传输介质，支持总线拓扑，可以实现长距离传输。

• 传输速率：通常较低，一般在300到9600 baud，以满足计量设备的低速通信需求。

• 数据格式：支持多种类型的数据帧，通常包括地址、控制字段、数据长度和校验字段。

3. 应用场景

M-Bus常用于能源管理系统中，如智能楼宇、公共设施抄表、工厂的水、电、气等能源监测。

二、Modbus通讯详解

1. 概述

Modbus是一种应用广泛的工业通信协议，由Modicon（现属于施耐德电气）在1979年开发。Modbus旨在实现工业电子设备之间的简单而有效的通信。

2. 特点

• 简单易用：协议结构简单，便于实现和应用，通信负载较低。

• 开放性：是开源协议，允许任何厂商自由实现和应用。

• 主从结构：也采用主从结构，可以在RS-485、RS-232、TCP/IP等不同物理层上运行。

• 数据模型：数据通常以寄存器的形式组织，分为输入寄存器、保持寄存器、离散输入和线圈。

• 帧结构：Modbus报文包括地址字段、功能码、数据字段和校验字段。

• 传输模式：支持RTU（Remote Terminal Unit）和ASCII模式，RTU模式使用二进制编码，效率更高。

3. 应用场景

Modbus广泛用于PLC、SCADA系统、仪器仪表和工业自动化设备之间的数据通信。适合需要高可靠性和高实时性的数据传输场合。

三、M-Bus与Modbus的区别

四、通讯专业术语解释

1. 主从结构（Master-Slave Architecture）：

• 通信模式中，一个主设备（如主机或PLC）控制多个从设备（如传感器、计量器等），主设备发起请求，从设备响应。

            • 主设备：发起通信的设备，如计算机或PLC。

     • 从设备：响应主设备请求的设备，如传感器或计量表。

2. 帧结构（Frame Structure）：

• 数据传输的基本单位，包含头部、数据字段、校验字段等，用于确保传输的完整性和正确性。

3. 波特率（Baud Rate）：

• 每秒钟传输的符号数量（比特），影响数据传输的速度。常用于描述串口通信速率，如9600 baud。

4. 寄存器（Register）：

• 定义：寄存器是存储数据的基本单元，用于保存和传输设备的运行数据或控制信息。它们在Modbus协议中尤为常见。

• 类型：

• 保持寄存器（Holding Register）：编号在40001-49999范围内，用于读/写操作，存储设备状态或参数。

• 输入寄存器（Input Register）：编号在30001-39999范围内，只读，通常用于获取设备的测量数据。

• 离散输入（Discrete Input）：编号在10001-19999范围内，只读，用于采集开关状态等二进制数据。

• 线圈（Coil）：编号在00001-09999范围内，用于控制或读取设备的开/关状态，可以进行读/写操作。

5.寄存器地址（Register Address）：

• 定义：寄存器地址是指特定寄存器在设备中的具体位置，用于标识读取或写入数据的目标寄存器。

• 作用：在Modbus协议中，主设备发送请求时需要指定从设备的寄存器地址，便于从设备解析并返回正确的数据。

• 地址示例：在Modbus中，寄存器编号40001对应的地址可能为0000（内部表示为偏移量）。用户请求寄存器时，实际读取的是基于偏移的数值（如偏移为1的寄存器对应40002）。

6. RTU和ASCII模式：

• RTU模式采用二进制编码，数据密集传输，通信效率高。

• ASCII模式使用文本编码，易于读取和调试，但数据传输效率较低。

7. 总线拓扑（Bus Topology）：

• 多个设备通过一根总线连接，数据在总线上传输。M-Bus和Modbus均支持总线拓扑，但物理连接方式不同。

 8.  功能码（Function Code）：

• 定义：指示主设备请求执行的操作类型，如读取或写入寄存器。

• 常用功能码：

• 0x01：读取线圈状态（Read Coils）。

• 0x02：读取离散输入状态（Read Discrete Inputs）。

• 0x03：读取保持寄存器（Read Holding Registers）。

• 0x04：读取输入寄存器（Read Input Registers）。

• 0x05：写单个线圈（Write Single Coil）。

• 0x06：写单个保持寄存器（Write Single Register）。

• 0x10：写多个保持寄存器（Write Multiple Registers）。

9.  字（Word）和双字（Double Word）：

• 字（Word）：在Modbus中，寄存器通常以16位（2字节）的长度表示。每个寄存器存储一个字的数据。

• 双字（Double Word）：如果需要存储更大的数值，如32位（4字节），需要两个连续的寄存器来保存一个双字的数据。

  10. CRC校验（Cyclic Redundancy Check）：

• 定义：一种用于检测传输错误的校验方法，尤其在Modbus RTU模式中使用。CRC字段确保数据在传输过程中未被篡改或发生错误。

  11. 响应时间和超时：

• 响应时间：从设备接收到请求到返回响应所需的时间。

• 超时：如果在设定的时间内未收到响应，主设备会判定通信失败，触发重试或报警机制。

总结

M-Bus和Modbus各自适用于不同的场景和应用需求。M-Bus专注于低功耗的能源计量，而Modbus则是工业自动化领域的首选，具有较高的传输速率和开放性。