Modbus 协议是建立分级结构（主从式）的完全开放的异步串行通信协议，可使主站对一个或多个智能从站进行访问、主站从站之间允许多点连接。主站与从站可有两种对话方式：①查询方式——主站对一个从站对话并等待其回应；②广播方式——主站对所有从站对话（不等待回应）。

Modbus 协议中只有主站唯一对数据交换进行管理、从站不能自己发送信息。传输线上信息交换是半双工、即同时只能有一台设备允许发送信息；主站在发送一条指令前等待从站回应、避免线路冲突。数据交换出错时主站会重新发出访问指令、若设置时间内仍未得到回应、主站将认为所访问从站不存在。

Modbus 协议可实现主站与从站间数据交换及检验、故每个从站单元都定义有数据区以便主站读出或写入。主站在信息交换中是主动的，通过从站地址、访问指令、指定数据区（交换数据）、交换检验格式访问从站；一次可向一个或所有从站发送通信请求（或指令）、通过消息帧地址域选从设备。主站发送消息帧内容与顺序为从站地址、功能码、数据域（数据起始地址、数据量、数据内容）、CRC 校验码；从站应答信息内容与顺序与主站帧基本相同。Modbus 除定义通信功能码外还定义出错码、标志出错信息，主站接错误码后依错误原因采取措施；从站应答数据内容依据功能码响应（如功能代码 03 要求读取从站保持寄存器内容）。

Modbus 协议有两种传输方式：RTU（Remote Terminal Unit，远程终端单元）与 ASCII，一个系统中只能采用一种；物理层可以是 RS-232/RS-485、波特率 4800～19200。RTU 模式中 1 字节信息作为一个 8 位字符发送、ASCII 模式中则作为两个 ASCII 字符发送。例如发送字符“20”时、RTU 模式为 00100000、ASCII 模式则为 00110010+00110000（ASCII 字符 2 和 0）。可见发送同样数据 RTU 模式效率大约为 ASCII 模式两倍。

图4-20 RTU 方式格式

RTU 方式数据以字节（8 位二进制码）传输、包含 1 个起始位、8 个数据位、1 个奇/偶校验位或无校验、1 个停止位，采用 CRC（循环冗余校验）。

图4-21 ASCII 方式格式

ASCII 方式数据以 ASCII 码（十六进制）传输、包含 1 个起始位、7 个数据位、1 个奇/偶校验位或无校验、1 或 2 个停止位，采用 LRC（纵向冗余校验），头码“:”（3AH）、尾码 CR、LF（0DH 和 0AH）。

例如 ATV58 变频器 Modbus 接口物理层为 RS-485、采用 RTU 方式、无奇/偶校验位、波特率必须为 19200、连接介质为屏蔽双绞线、传输距离可达 1000 m。通过对 ATV58 变频器内部数据区访问，Modbus 连接可管理功能：读出/写入若干字（数据交换，读模式最大 32 字、写模式最大 30 字）；写入一个输出字；交换诊断功能（从站无法执行指令返回信息）。详细功能如表4-6 所示。

表4-6 Modbus 协议指令代码