1、相關(guān)話題：第四次工業(yè)革命

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

到現(xiàn)在為止，人類歷史上共出現(xiàn)四次工業(yè)革命：

第一次工業(yè)革命：以蒸汽機(jī)的發(fā)明為標(biāo)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(qiáng)國；

第二次工業(yè)革命：以內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明為標(biāo)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(qiáng)國，美國也緊緊抓住第二次工業(yè)革命的機(jī)遇，成為全球第一強(qiáng)國；

第三次工業(yè)革命：以計(jì)算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志，發(fā)源地是美國；第三次工業(yè)革命讓美國保持了數(shù)十年全球霸主的地位。

目前全球各國關(guān)注的第四次工業(yè)革命，普遍的觀點(diǎn)是以“AI 制造”為標(biāo)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(guān)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(nèi)存、I/O、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。

PLC具有穩(wěn)定性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)，因而在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

與此同時(shí)，PLC為工程技術(shù)人員提供圖形化編程接口，學(xué)習(xí)起來非常容易，不需要計(jì)算機(jī)專業(yè)知識也能進(jìn)行工業(yè)控制的程序編寫，因此深受工程技術(shù)人員的喜愛。

3、MODBUS協(xié)議

PLC的應(yīng)用，使得工業(yè)制造的數(shù)字化提升了一大步。如何利用收集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，然后對工業(yè)制造過程進(jìn)行優(yōu)化，是工業(yè)制造能力提升的關(guān)鍵。

MODBUS協(xié)議1979年由德國施耐德電氣公司（準(zhǔn)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(guān)注與應(yīng)用。

MODBUS協(xié)議的提出，是為了讓擁有PLC能力的自動化設(shè)備，進(jìn)一步擁有通信能力。

MODBUS協(xié)議得到廣泛應(yīng)用的原因有：

（1）免費(fèi)；

（2）易于使用；

（3）應(yīng)用的可擴(kuò)展能力強(qiáng)。

4、MODBUS協(xié)議

MODBUS協(xié)議很容易獲得，進(jìn)入modbus官網(wǎng)，即可下載協(xié)議文檔。

當(dāng)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(xié)議的層次

MODBUS雖然應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，但是協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)承載層的適應(yīng)性很強(qiáng)。

從網(wǎng)絡(luò)分層的角度來看，我們可以把MODBUS看成應(yīng)用層協(xié)議。這兩年來，我接觸過下面類型MODBUS協(xié)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(xié)議實(shí)現(xiàn)，很容易實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

下圖是MODBUS的網(wǎng)絡(luò)分層圖：

6、MODBUS協(xié)議定義

MODBUS協(xié)議有兩種模式：MODBUS RTU和MODBUS ASCII，前者為二進(jìn)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(shí)際使用中，主要采用MODBUS RTU。

MODBUS協(xié)議定義了兩個名詞：

ADU，Application Data Unit，應(yīng)用數(shù)據(jù)單元；

PDU，Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元；

考慮到MODBUS數(shù)據(jù)報(bào)文幀僅僅由四部分組成，非常緊湊，實(shí)際使用中，大多數(shù)開發(fā)人員并不關(guān)心ADU和PDU這兩個名詞。

MODBUS數(shù)據(jù)報(bào)文幀的格式如下：

MODBUS數(shù)據(jù)報(bào)文幀四個部分的含義：

Additional addres：附加地址，用于標(biāo)識終端設(shè)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(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)；

Function code：功能碼，標(biāo)識對終端進(jìn)行的操作；

Data：報(bào)文幀包含的數(shù)據(jù)（可以為空）；

Error check：CRC16校驗(yàn)碼。

7、MODBUS協(xié)議軟件的開發(fā)

由于MODBUS協(xié)議實(shí)在太簡單，并且由于MODBUS與承載層沒有相關(guān)性，導(dǎo)致MODBUS的軟件開發(fā)特別容易，接到一個從未做過的新任務(wù)，往往不到一天就可以初步開發(fā)完成。

這是我前段時(shí)間寫過的一段代碼，你會發(fā)現(xiàn)，它簡直簡單到極點(diǎn)：

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(diǎn)晚了，隨手寫了這篇文章，希望對MODBUS的開發(fā)者有用。