工业以太网协议以及主要厂家
Modbus TCP/IP
以及其他中立厂商
EtherNet/IP
ProfiNet 
S7comm
EtherCAT
PowerLink 
今天给大家讲讲这几种工业以太网：
Modbus TCP/IP：
首先我们来看Modbus TCP/IP, 直观上看他还是Modbus协议，这个没错，Modbus TCP/IP是Modbus 协议的变体，将Modbus协议运行在了TCP/IP网络上，连接端口是502，不需要校验和计算，因为数据校验在低层进行了；
目前也有很多人在研究Modbus UDP/IP，这和Modbus TCP/IP最大的区别在于可以提高实时性和通信效率。因为UDP是无连接协议，比TCP节约了大量网络时间，但是可靠性和安全性不能保证。
物理层：
Frame 物理层的数据帧概况，线路307个字节，实际捕获307个字节
-
物理介质：以太网卡 -
传输介质：双绞线，同轴电缆，光纤 -
封装类型：Ethernet（1） -
物理接口：RJ45 -
帧编号：1176 -
帧长度：307字节
数据链路层：
Ethernet II协议，以太网帧头信息 （14个字节）
-
目的MAC：00:15:5d:07:b4:0a -
源MAC：a8:74:1d:c7:16:5d -
类型：IPv4
网络层：
IP协议 IP包头信息（20个字节）
-
版本：IPv4 -
协议类型：TCP -
源IP地址：172.18.32.32 -
目的IP地址：172.18.31.72
传输层：
-
源端口：502 -
目的端口：57298 -
序列号：4197 -
确认号：241 -
PDU长度：253
应用层：
-
MBAP：（7个字节） -
MABP 由四部分构成： -
事务识别号：9522 -
协议识别号：0 -
长度：247 -
设备识别号：255
|
描述 |
字节长度 |
描述 |
客户端表示 |
服务端表示 |
|
事务识别号 |
2字节 |
Modbus 请求/响应任务的识别号 |
由客户端初始化时形成 |
由接收到的请求信息复制 |
|
协议识别号 |
2字节 |
0=Modbus 协议 |
由客户端初始化时形成 |
由接收到的请求信息复制 |
|
长度 |
2字节 |
后面的字节数量 |
由客户端发送请求时形成 |
由服务端响应请求时形成 |
|
设备识别号 |
1字节 |
连接的从站地址 |
由客户端初始化时形成 |
由接收到的请求信息复制 |
Modbus：（246个字节）-
第一个字节：功能码 -
第二个字节：后面的长度 -
第三个字节：请求数据的第一个寄存器的值。上图即显示的40001-40024的值；由上图也能看出40003的当前值为38.86
以太网头（14字节）：
|
目的MAC地址 |
源MAC地址 |
类型（2字节） |
IP包头（20字节）
|
版本 |
DSF |
总长度 |
识别码 |
标志字 |
|
段偏移 |
生存时间 |
协议（1字节） |
错误校验 |
源IP地址 |
|
目的IP地址 |
数据段（20字节）
|
源端口 |
目的端口 |
序列号 |
确认号 |
数据段长度 |
|
Flag |
窗口 |
校验和 |
紧急指针 |
Modbus TCP/IP数据结构：
| 序号 | 描述 | 地址 | 读写权限 |
| 1 | 开关量输入 | 10001 或者 100001 |
只读 |
| 2 | 模拟量输入寄存器 | 30001 或者 300001 |
只读 |
| 3 | 线圈输出 | 00001 或者 000001 |
读写 |
| 4 | 保持寄存器 | 40001 或者 400001 |
读写 |
FC1
读取线圈的状态
FC5
单个写入线圈
FC2
读取开关量输入的状态
FC15
连续写入一组线圈
FC3
读取保持寄存器的值
FC6
单个写保持寄存器
FC4
读取模拟量输入寄存器的值
FC16
连续写保持寄存器
Modbus TCP/IP Client/Server 模型：
Modbus TCP/IP工作过程：
-
客户端在网络上发出消息请求，将任务进行初始化 -
请求信息被服务端接收到 -
服务端发送一个响应消息 -
客户端确认收到服务端的响应信息
Modbus TCP/IP和Modbus RTU ADU的区别：
| 从站地址 | 功能码 | 数据 | CRC校验 |
|
Modbus 应用协议头头 |
功能码 |
数据 |
其中两点区别：
1、没有了CRC校验
2、从站地址（1个字节）变为了MBAP Header（七个字节）
最后给大家附上modbus错误代码
|
错误 |
说明 |
| 01 |
非法功能。对于服务器（或从站）来说，询问中接收到的功能码是不可允许的操作，可能是因为功能码仅适用于新设备而被选单元中不可实现同时，还指出服务器（或从站）在错误状态中处理这种请求，例如：它是未配置的，且要求返回寄存器值。 |
| 02 |
非法数据地址。对于服务器（或从站）来说，询问中接收的数据地址是不可允许的地址，特别是参考号和传输长度的组合是无效的。对于带有100个寄存器的控制器来说，偏移量96和长度4的请求会成功，而偏移量96和长度5的请求将产生异常码02。 |
| 03 |
非法数据值。对于服务器（或从站）来说，询问中包括的值是不可允许的值。该值指示了组合请求剩余结构中的故障。例如：隐含长度是不正确的。modbus协议不知道任何特殊寄存器的任何特殊值的重要意义，寄存器中被提交存储的数据项有一个应用程序期望之外的值。 |
| 04 |
从站设备故障。当服务器（或从站）正在设法执行请求的操作时，产生不可重新获得的差错。 |
| 05 |
确认。与编程命令一起使用，服务器（或从站）已经接受请求，并且正在处理这个请求，但是需要长持续时间进行这些操作，返回这个响应防止在客户机（或主站）中发生超时错误，客户机（或主机）可以继续发送轮询程序完成报文来确认是否完成处理。 |
| 06 |
从属设备忙。与编程命令一起使用。服务器(或从站)正在处理长持续时间的程序命令。张服务器(或从站)空闲时，用户(或主站)应该稍后重新传输报文。 |
| 08 |
存储奇偶差错。与功能码20和21以及参考类型6一起使用，指示扩展文件区不能通过一致性校验。服务器(或从站)设法读取记录文件，但是在存储器中发现一个奇偶校验错误。客户机(或主方)可以重新发送请求，但可以在服务器(或从站)设备上要求服务。 |
| 10 |
不可用网关路径。与网关一起使用，指示网关不能为处理请求分配输入端口至输出端口的内部通信路径。通常意味着网关是错误配置的或过载的。 |
| 11 | 网关目标设备响应失败。与网关一起使用，指示没有从目标设备中获得响应。通常意味着设备未在网络中。 |
未
完
待
续
下回给大家通过WireShark
分解西门子工业以太网
作 者 简 介
曹俊义
往期精选
1.Smart200&V90伺服系统：已更新15课
2.贝加莱直播课程：已更新30课
3.PKS快速入门：初级&中级-全
原文始发于微信公众号（剑指工控）：工业以太网杂谈（一）
