1、相關話題：第四次工業(yè)革命

我國提出了中國制造2025計劃，同樣，德國也提出了工業(yè)4.0計劃，無疑，這是當前最熱門的技術方向之一，甚至有很多人將之稱為“第四次工業(yè)革命”。

到現在為止，人類歷史上共出現四次工業(yè)革命：

第一次工業(yè)革命：以蒸汽機的發(fā)明為標志，發(fā)源地是英國；第一次工業(yè)革命使得英國成為全球第一強國；

第二次工業(yè)革命：以內燃機的發(fā)明為標志，發(fā)源地是德國；第二次工業(yè)革命使得德國一躍成為全球強國，美國也緊緊抓住第二次工業(yè)革命的機遇，成為全球第一強國；

第三次工業(yè)革命：以計算機技術為標志，發(fā)源地是美國；第三次工業(yè)革命讓美國保持了數十年全球霸主的地位。

目前全球各國關注的第四次工業(yè)革命，普遍的觀點是以“AI 制造”為標志，從目前的發(fā)展態(tài)勢來看，最可能取得第四次工業(yè)革命成功的國家是中國或美國。

第四次工業(yè)革命方興未艾，使得制造業(yè)的提升成為全球關注的中心，大量從事軟件開發(fā)的工程師，也將目光投向工業(yè)制造，因此PLC與MODBUS也越來越熱。

2、可編程邏輯控制器PLC

PLC，Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器。

PLC可以被看成用在工業(yè)控制的微處理器，PLC包含CPU、內存、I/O、數模轉換單元。

PLC具有穩(wěn)定性高、可擴展性強，因而在工業(yè)控制領域得到廣泛應用。

與此同時，PLC為工程技術人員提供圖形化編程接口，學習起來非常容易，不需要計算機專業(yè)知識也能進行工業(yè)控制的程序編寫，因此深受工程技術人員的喜愛。

3、MODBUS協議

PLC的應用，使得工業(yè)制造的數字化提升了一大步。如何利用收集的數據，進行分析，然后對工業(yè)制造過程進行優(yōu)化，是工業(yè)制造能力提升的關鍵。

MODBUS協議1979年由德國施耐德電氣公司（準確講是施耐德公司的前身Modicon公司）發(fā)表，隨即得到廣泛的關注與應用。

MODBUS協議的提出，是為了讓擁有PLC能力的自動化設備，進一步擁有通信能力。

MODBUS協議得到廣泛應用的原因有：

（1）免費；

（2）易于使用；

（3）應用的可擴展能力強。

4、MODBUS協議

MODBUS協議很容易獲得，進入modbus官網，即可下載協議文檔。

當前最新的版本是《Modbus_Application_Protocol_V1_1b3》，僅有50頁，感興趣的讀者可以自行下載和閱讀。

5、MODBUS協議的層次

MODBUS雖然應用于工業(yè)制造領域，但是協議對網絡承載層的適應性很強。

從網絡分層的角度來看，我們可以把MODBUS看成應用層協議。這兩年來，我接觸過下面類型MODBUS協議：

MODBUS on TCP

MODBUS on UDP

MODBUS on RS-232

MODBUS on RS-422

MODBUS on RS-485

上述各種MODBUS協議實現，很容易實現互聯互通。

下圖是MODBUS的網絡分層圖：

6、MODBUS協議定義

MODBUS協議有兩種模式：MODBUS RTU和MODBUS ASCII，前者為二進制格式，后者為ASCII格式?？紤]到MODBUS RTU格式更緊湊，處理起來速度更快，實際使用中，主要采用MODBUS RTU。

MODBUS協議定義了兩個名詞：

ADU，Application Data Unit，應用數據單元；

PDU，Protocol Data Unit，協議數據單元；

考慮到MODBUS數據報文幀僅僅由四部分組成，非常緊湊，實際使用中，大多數開發(fā)人員并不關心ADU和PDU這兩個名詞。

MODBUS數據報文幀的格式如下：

MODBUS數據報文幀四個部分的含義：

Additional addres：附加地址，用于標識終端設施的地址；使用附加地址，MODBUS支持對多個終端通過總線收集數據、設置參數；

Function code：功能碼，標識對終端進行的操作；

Data：報文幀包含的數據（可以為空）；

Error check：CRC16校驗碼。

7、MODBUS協議軟件的開發(fā)

由于MODBUS協議實在太簡單，并且由于MODBUS與承載層沒有相關性，導致MODBUS的軟件開發(fā)特別容易，接到一個從未做過的新任務，往往不到一天就可以初步開發(fā)完成。

這是我前段時間寫過的一段代碼，你會發(fā)現，它簡直簡單到極點：

adubytes[0] = slaveId;aduBytes[1] = FUNCTION_CODE_READ_HOLDING_REGISTERS;aduBytes[2] = (byte)((startAddress >> 8) & 0xFF);aduBytes[3] = (byte)(startAddress & 0xFF);aduBytes[4] = (byte)((registerQuantity >> 8) & 0xFF);aduBytes[5] = (byte)(registerQuantity & 0xFF);long crcValue = CommonUtil.getCrcValue(aduBytes, 0, 6);aduBytes[6] = (byte)(crcValue & 0xFF);aduBytes[7] = (byte)((crcValue >> 8) & 0xFF);

天有點晚了，隨手寫了這篇文章，希望對MODBUS的開發(fā)者有用。