聊聊Modbus协议的短板：是时候寻求替代了吗？

Modbus协议，作为工业物联网领域中的重要协议之一，以其显著的特点赢得了广泛的认可与应用。

然而，正如任何技术都有其局限性和改进空间一样，今天我们将打破常规，采取一种‘倒反天罡’的视角，不再专注其优点，而是 深入剖析并探讨Modbus协议在实际应用中可能遇到的一些不足之处 ，以期能更系统地理解这一协议，并为未来的技术选型与优化提供参考依据。

1.数据读取限制

读个数据还得分批来？你需要有点儿耐心。

下面这张图是ModbusRTU协议03功能码读取保持型寄存器的报文格式：

从这张图上，我们可以看到从站返回数据中有一个选项叫做数据个数，这个数据个数就是我们之前说的字节计数，它所占用的字节数是1。 那么意味着字节计数的最大值是255，返回报文中的字节计数是读取寄存器数量的2倍，因此读取寄存器的数量最大值是255/2=127。如果超过127个，就得通过分组的方式来多次读取。这个就会导致在一些数据量较大的场合，需要多次报文交互，才能完成所有的数据读取，从而导致通信效率的降低。

如果当初设计时，字节计数为2个字节，是不是意味着一次性可以读取更多的数据？

2.不支持寄存器位级写入

这个问题也是很多人比较头疼的。

Modbus协议常用的8个功能码中，并没有直接支持寄存器的位写入。当需要对某个寄存器的特定位进行置位或复位时，操作会变得非常繁琐。一种方法是先读取整个寄存器的值，对需要修改的位进行位操作后，再写回寄存器。这种方法需要两次通信，不仅增加了通信量，还可能引发数据一致性和安全性问题。另一种方法是用一个寄存器代替一个位，写入1表示True，写入0表示False。虽然这种方法可以在一次写操作中完成，但会浪费大量的寄存器空间，降低了资源利用率。

不仅是Modbus，其他很多协议也有同样的问题。

但是西门子S7协议是支持单个位写入的，对于那些需要频繁操作单个IO点或内部状态位的场景，西门子S7协议可能是一个更加合适的选择，它能够大幅提升系统的整体性能和响应速度。下面以S7协议无线以太网通信方案为例，介绍触摸屏与两台 PLC的无线S7协议通信实现过程。

当然，每种协议都有其适用的场景和优势，综合考量通信效率、设备兼容性、开发成本等因素，选择适合项目需求的协议才是关键。

4.不支持随机读写

下面这张图是三菱MC协议中的一段报文帧。

这段报文的含义是一次性读取出D0、T0、M100-M115、X20-X2F、D1500-D1501、 Y160-Y17F、M1111-M1142。

Modbus协议不支持这样的读取操作，如果地址比较零散，就需要分很多批，这样必然会导致通信效率的降低。

4.安全性堪忧

安全性？不存在的！

Modbus的安全措施几乎为零，对黑客几乎不设防，没有加密、没有认证，简直是网络安全的“反面教材”。

这个其实和Modbus协议的使用场景有关。Modbus协议主要应用在设备层的一些仪表及控制层的一些PLC控制器中，所以大部分情况下都是局域网的应用，因此基本上不会出现黑客攻击或者数据篡改之类的问题。

Modbus协议作为工业现场应用，它的目的是实现数据交互，在不联网的环境下，没有攻击就没有伤害。所以你得自己想办法采取额外的安全措施来保障数据的安全性，如使用VPN、防火墙等网络安全设备，或者采用加密通信协议来替代Modbus协议。

总结

为了适应现代工业自动化的需求，许多新的通信协议和技术正在被开发和采用，以弥补Modbus的局限性。

总之，尽管存在这些不足，Modbus协议因其简单、易于实现和广泛的支持，仍然在许多工业场合中发挥着重要作用，作为“工业老兵”Modbus协议依然很能打！

审核编辑 黄宇