Modbus
Modbus 是由 Modicon（現為 Schneider Electric 旗下品牌）所開發的開放式工業通訊協定。由於具備公開規範、免費授權以及實作簡單等特性，Modbus 已成為工業自動化領域最廣泛採用的串列通訊協定之一。
常見的 Modbus RTU 從站設備包括溫濕度傳送器、I/O 模組、電力儀表、變頻器以及馬達控制單元等工業現場設備。透過主從式通訊架構與輪詢機制，Modbus RTU 能夠在單一 RS485 匯流排上實現多節點資料交換與設備管理。
Modbus RTU 系統架構
Modbus RTU 採用典型的 Master-Slave 通訊架構，由一個主站（Master）與多個從站（Slave）共同組成通訊網路。
1. 主站（Master）
PLC、資料採集閘道器、工業電腦及 HMI 等設備通常作為主站。
主站是匯流排中唯一具備主動發起通訊能力的節點，所有資料讀取、參數設定與控制命令皆由主站發送。
2. 從站（Slave）
溫濕度傳送器、感測器、電力儀表及變頻器等設備則作為從站。
每個從站皆配置唯一的 Slave Address，並依據主站所發出的指令完成資料交換。
3. 通訊媒介
Modbus RTU 實體層通常採用 RS485 半雙工差動匯流排架構，兼具長距離傳輸與良好的抗干擾能力，適用於工業現場環境。
4. 通訊原則
Modbus RTU 系統中，從站設備不具備主動傳輸能力，所有通訊皆由主站發起並控制。
Modbus RTU 輪詢機制
Modbus RTU 採用 Request-Response 通訊模式，其運作流程如下：
- 主站發送 Request Frame。
- 匯流排上的所有從站接收訊框。
- 各從站解析訊框中的 Slave Address。
- 位址符合的從站執行指定功能碼（Function Code）。
- 目標從站回傳 Response Frame。
- 主站完成本次資料交換後，再向下一個從站發送查詢指令。
由於 RS485 為半雙工通訊架構，因此同一時間僅允許一組 Request-Response 通訊進行，以避免資料衝突。
輪詢機制於工業量測系統中的應用
在溫濕度監測系統中，各感測器無法主動回報量測結果。
主站需依照預設輪詢週期，逐一讀取各從站的溫度、濕度及狀態資訊，再完成資料記錄、監控或控制作業。
因此，系統資料更新速度與節點數量、輪詢週期及通訊速率密切相關。
Modbus RTU 的技術特性
1. 多點匯流排架構
單一 RS485 線路即可串接多個從站設備，有效降低配線成本，特別適合分散式量測系統。
2. RTU 二進位傳輸模式
相較於 Modbus ASCII，RTU 採用二進位資料格式，可降低通訊負載並提升匯流排使用效率。
3. 標準化暫存器架構
溫度、濕度、警報值及設備狀態等資訊皆可透過統一的暫存器模型進行存取，有助於提升不同設備之間的互通性。
4. RS485 長距離傳輸能力
RS485 差動傳輸機制具備優異的抗雜訊能力，適用於工廠、冷凍倉儲、溫室及其他高干擾工業環境。
5. CRC16 錯誤檢查機制
Modbus RTU 透過 CRC16 校驗機制驗證資料完整性，提高通訊可靠度並降低現場干擾造成的資料錯誤風險。
結論
Modbus RTU 透過主從式架構與輪詢機制實現多節點工業通訊，其中主站負責發起所有通訊請求，而從站則根據自身位址回應相關資料。
結合 RS485 差動匯流排、標準化暫存器模型以及 CRC16 資料驗證機制，Modbus RTU 已成為工業自動化、設備監控及資料採集系統中最成熟且普及的通訊協定之一。