【产品应用】GZCOM-NET网关1分钟实现Modbus TCP转RTU

随着Modbus TCP和Modbus RTU两种协议在工业现场设备的普及，要实现这两种协议互转的需求日益增加，GZCOM-NET可以实现该转换功能，本文将详细介绍转换原理及使用。


  原理概述

1.        Modbus RTU/TCP协议简介
Modbus通信协议具有多个变种，其中最著名的是Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP三种。在工业现场一般都是采用Modbus RTU协议。与ModbusRTU协议相比较，ModbusTCP协议则是在RTU协议上加一个MBAP报文头，并且由于TCP是基于可靠连接的服务，RTU协议中的CRC校验码就不再需要，两者帧格式差异如图1所示。

图1
1.1 ModbusRTU

Modbus RTU数据帧(ADU)由地址+PDU+校验组成，物理层为串口，包括RS232、RS422、RS485。

1.2 Modbus TCP

Modbus TCP数据帧(ADU)由MBAP+PDU组成，物理层为以太网接口；

MBAP：报文头，长度7个字节。

1.3 Modbus RTU/TCP共同点

Modbus TCP和Modbus RTU数据帧中的PDU部分是相同的；

PDU: 协议数据单元(Protocol Data Unit)，由功能码+数据组成。功能码是一个字节，数据长度不定，由具体功能码的具体功能决定。

2.        Modbus RTU转Modbus TCP Modbus RTU数据帧转为Modbus TCP数据帧过程为取出协议数据单元（PDU），并且加入报文头部（MBAP），将附加地址对应到报文头部的单元标识符，如图2所示。


图2

增加了报文头部，并且去掉了附加地址和差错校验；事务处理标识：可以理解为报文的序列号，一般每次通信后就要加1以区别不同的通信数据报文，由客户端生成，应答时复制该值；协议标识符：表示Modbus TCP协议，由客户端生成，应答时复制该值；长度：表示该字节后面的数据长度，单位为字节；单元标识符：设备地址，由客户端生成，应答时复制该值。

3.        Modbus TCP转Modbus RTU
Modbus TCP数据帧转为Modbus RTU数据帧过程为取出协议数据单元（PDU），并且加入附加地址和差错校验，将报文头部的单元标识符对应到附加地址，如图3所示。


图3

单元标识符作为附加地址；增加差错校验。

  网关实现转换

1. Modbus RTU Master(RS485/RS232) 转 Modbus TCP Slave
该转换可实现用户终端作为Modbus TCP从机，数据采集中心作为Modbus RTU主机。网关实现Modbus RTU和Modbus TCP两种数据的转换，使用RS485/RS232接口与Modbus RTU主站通信，使用TCP Client与Modbus TCP从站通信，如图4所示。


图4

1.1 网关协议转换配置

以RS485为例，打开网关网页左边栏，选择【协议转换】，在转换选择页面里选择【Modbus RTU Master(RS485) 转 Modbus TCP Slave】，然后点击【保存】，如图5所示。



图5
1.2 网关TCP Client配置

打开网关网页左边栏，选择【网络配置】，在网络配置面里选择【TCP/UDP Client】，配置客户端参数，然后点击【保存】，如图6所示。



图6
1.3 RS232/RS485配置

打开网关网页左边栏，选择【RS232/RS485配置】，在网络配置面里选择【RS485】，配置串口参数，然后点击【保存】，如图7所示。



图7
1.4 模拟主/从机配置

用PC打开Modbus模拟软件，创建Modbus RTU主机和Modbus TCP从机，如图8所示。



图8
1.5 结果展示

Modbus RTU主机写入Modbus TCP从机的寄存器成功，并且读取Modbus TCP从机寄存器值成功，如图9所示。



图92. Modbus TCP Master 转 Modbus RTU Slave
该转换可实现传感器作为Modbus RTU从机，数据采集中心作为Modbus TCP主机。GZCOM-NET作为Modbus TCP和Modbus RTU两种数据的转换网关，使用TCP Server与Modbus TCP主站通信，使用RS485或RS232接口与 Modbus RTU从站通信，如图10所示。



图10

2.1 网关协议转换配置

打开网关的网页配置页面左边栏，选择【协议转换】，在转换选择页面里选择【Modbus TCP Master转Modbus RTU Slave】，然后点击【保存】，如图11所示。



图11
2.2 网关TCP Server配置

打开网关网页左边栏，选择【网络配置】，在网络配置面里选择【TCP Server】，配置服务器参数，然后点击【保存】，如图12所示。



图12
2.3 RS232/RS485配置

RS232/RS485配置方法Modbus RTU Master(RS485/RS232) 转 Modbus TCP Slave一样。

2.4 模拟主/从机配置

用PC打开Modbus模拟软件，创建Modbus TCP主机和Modbus RTU从机，如图 13所示。



图13
2.5 结果展示

Modbus TCP主机写入Modbus RTU从机的寄存器成功，并且读取Modbus RTU从机寄存器值成功，如图14所示。



图14GLCOM-NET和GZCOM-NET一样可以实现该转换功能：