技术科普|如何在ALPS系统上模拟MODBUS协议

请想象一下你有一个工厂，里面有许多机器和设备，比如传感器、电机、控制器等，这些设备需要相互通信以便共享数据和执行任务。Modbus协议就像是这些设备之间的一种语言或规则，确保机器和设备能够互相理解和交流。

PART.1

Modbus协议介绍

在Modbus协议中，有一个主设备（通常是一个控制器或计算机）和多个从设备（比如传感器或执行器）。主设备可以向从设备发送指令，要求它们执行某些操作或提供数据。从设备接收到指令后，会根据指令进行相应的操作，并将结果返回给主设备。

举个例子，假设你有一个温度传感器和一个温度控制器，它们之间通过Modbus协议进行通信。

温度传感器是一个从设备，它负责测量环境的温度。温度控制器是一个主设备，它负责接收温度传感器的数据，并根据需要控制其他设备，例如空调或加热器。

1 读取温度数据

温度控制器可以向温度传感器发送一个读取命令，要求它提供当前的温度数据。温度传感器接收到命令后，会测量温度，并将测量结果返回给温度控制器。温度控制器可以使用这些数据来做出相应的决策，比如调整空调的温度设置。

2 设置温度阈值

设置温度阈值

温度控制器可以向温度传感器发送一个写入命令，要求它设置一个新的温度阈值。温度传感器接收到命令后，会将新的温度阈值保存起来，以便后续的温度测量和比较。温度控制器可以通过修改温度阈值来控制其他设备的运行，比如当温度超过阈值时，启动加热器。

3 多个设备的通信

除了温度传感器和温度控制器之间的通信，Modbus协议还支持多个设备之间的通信。例如，你可以有多个温度传感器和多个温度控制器，它们可以通过Modbus协议相互通信，共享数据和执行任务。这样，你可以建立一个复杂的温度监控和控制系统，以确保整个工厂的温度保持在合适的范围内。

Modbus协议可以通过串口或以太网进行数据传输。串口通常用于较短距离的通信，而以太网适用于更长距离和大规模的通信。

在Modbus协议中，数据传输的格式相对简单。它包含一些特定的信息，比如指令类型、要读取或写入的数据的位置、数据的数量等。这些信息帮助设备之间正确地传输数据。

Modbus协议支持多种数据类型的传输，比如开关状态、整数、浮点数等。这意味着不同类型的设备可以使用Modbus协议进行通信，并传输各种类型的数据。

总之，Modbus协议是一种用于工业设备之间通信的规则，确保它们能够相互交流和共享数据。它通过简单的格式和灵活的数据类型支持，成为工业领域中常用的通信协议之一。

PART.2

在仪表上模拟Modbus协议

01拓扑图

使用信而泰DarYu 2000E应用与安全测试仪同时模拟Modbus主站和从站，主站和从站之间建立Modbus通信，并发送Modbus数据。

02仪表配置步骤

1. 占用端口

点击设备->设备状态，点击相应端口并占用：

2. 网络邻居配置

点击网络->创建网络邻居，输入名称：LAB-loopback，点击确认。设置对应的IP地址，然后保存：

3. 应用流配置

(1) 点击管理->应用流，输入“modbus”并执行搜索，然后选择“Default MODBUS UDP Profile”并另存为：

(2) 输入名称并确定：

(3) 编辑Modbus应用流：

(4) 进入Modbus应用流编辑界面，该界面能对Modbus参数进行修改：

A.选择L4协议类型：

B. 从站参数编辑：

Transaction Flag：目前系统支持四种类型

Function Code：目前系统支持10种常用的Modbus功能码

其他参数根据实际的情况进行修改。

C.主站参数编辑：

其他参数根据实际的情况进行修改。

D. 另存为Modbus应用流：

(5) 添加刚才保存的Modbus应用流并删掉Default MODBUS UDP Flow，最终保存配置：

4. 测试用例配置：

(1) 点击测试->创建测试例，输入名称，点击确定。

(2) 更换之前创建的网络邻居

(3) 添加并编辑测试组件

5. 此时所有配置均完成，最后保存并运行测试用例：

6. 结果与抓包分析：

(1) 在实时统计结果里分别可以查看Modbus的会话数和吞吐量等指标：

(2) 在测试运行过程中可以实时捕获报文进行分析：

下面是实时抓取的Modbus报文：