1、相关话题：第四次工业革命

我国提出了中国制造2025计划，同样，德国也提出了工业4.0计划，无疑，这是当前最热门的技术方向之一，甚至有很多人将之称为“第四次工业革命”。

到现在为止，人类历史上共出现四次工业革命：

第一次工业革命：以蒸汽机的发明为标志，发源地是英国；第一次工业革命使得英国成为全球第一强国；

第二次工业革命：以内燃机的发明为标志，发源地是德国；第二次工业革命使得德国一跃成为全球强国，美国也紧紧抓住第二次工业革命的机遇，成为全球第一强国；

第三次工业革命：以计算机技术为标志，发源地是美国；第三次工业革命让美国保持了数十年全球霸主的地位。

目前全球各国关注的第四次工业革命，普遍的观点是以“AI 制造”为标志，从目前的发展态势来看，最可能取得第四次工业革命成功的国家是中国或美国。

第四次工业革命方兴未艾，使得制造业的提升成为全球关注的中心，大量从事软件开发的工程师，也将目光投向工业制造，因此PLC与MODBUS也越来越热。

2、可编程逻辑控制器PLC

PLC，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器。

PLC可以被看成用在工业控制的微处理器，PLC包含CPU、内存、I/O、数模转换单元。

PLC具有稳定性高、可扩展性强，因而在工业控制领域得到广泛应用。

与此同时，PLC为工程技术人员提供图形化编程接口，学习起来非常容易，不需要计算机专业知识也能进行工业控制的程序编写，因此深受工程技术人员的喜爱。

3、MODBUS协议

PLC的应用，使得工业制造的数字化提升了一大步。如何利用收集的数据，进行分析，然后对工业制造过程进行优化，是工业制造能力提升的关键。

MODBUS协议1979年由德国施耐德电气公司（准确讲是施耐德公司的前身Modicon公司）发表，随即得到广泛的关注与应用。

MODBUS协议的提出，是为了让拥有PLC能力的自动化设备，进一步拥有通信能力。

MODBUS协议得到广泛应用的原因有：

（1）免费；

（2）易于使用；

（3）应用的可扩展能力强。

4、MODBUS协议

MODBUS协议很容易获得，进入modbus官网，即可下载协议文档。

当前最新的版本是《Modbus_Application_Protocol_V1_1b3》，仅有50页，感兴趣的读者可以自行下载和阅读。

5、MODBUS协议的层次

MODBUS虽然应用于工业制造领域，但是协议对网络承载层的适应性很强。

从网络分层的角度来看，我们可以把MODBUS看成应用层协议。这两年来，我接触过下面类型MODBUS协议：

MODBUS on TCP

MODBUS on UDP

MODBUS on RS-232

MODBUS on RS-422

MODBUS on RS-485

上述各种MODBUS协议实现，很容易实现互联互通。

下图是MODBUS的网络分层图：

6、MODBUS协议定义

MODBUS协议有两种模式：MODBUS RTU和MODBUS ASCII，前者为二进制格式，后者为ASCII格式。考虑到MODBUS RTU格式更紧凑，处理起来速度更快，实际使用中，主要采用MODBUS RTU。

MODBUS协议定义了两个名词：

ADU，Application Data Unit，应用数据单元；

PDU，Protocol Data Unit，协议数据单元；

考虑到MODBUS数据报文帧仅仅由四部分组成，非常紧凑，实际使用中，大多数开发人员并不关心ADU和PDU这两个名词。

MODBUS数据报文帧的格式如下：

MODBUS数据报文帧四个部分的含义：

Additional addres：附加地址，用于标识终端设施的地址；使用附加地址，MODBUS支持对多个终端通过总线收集数据、设置参数；

Function code：功能码，标识对终端进行的操作；

Data：报文帧包含的数据（可以为空）；

Error check：CRC16校验码。

7、MODBUS协议软件的开发

由于MODBUS协议实在太简单，并且由于MODBUS与承载层没有相关性，导致MODBUS的软件开发特别容易，接到一个从未做过的新任务，往往不到一天就可以初步开发完成。

这是我前段时间写过的一段代码，你会发现，它简直简单到极点：

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);

天有点晚了，随手写了这篇文章，希望对MODBUS的开发者有用。