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这第4部分，我们来仔细瞧瞧MODBUS通信协议。

这是MODBUS的帧结构，也就是用字节构成的语句：

 

第1部分START，就是起始位，它用四个周期T1~T4来表示。

 

第2部分ADDRESS，就是ID地址。

ID地址用个字节表示。因为一个字节有8位二进制数码，所以它可以表示0到255，也因此，ID地址可以从零一直编码到255，用十六进制写成00H~FFH。

ID地址很重要，它是主站识别从站的标识。我们来看下图：

 

我们把数据交换实体2的ID地址编为01（十六进制为01H），把数据交换实体3的ID地址编为02（十六进制为02H），把数据交换实体11的ID地址编为10（十六进制为0AH），其它以此类推。MODBUS支持的最大地址是32。

 

第3部分是FUNCTION，也即命令。FUNCTION也用一个字节来表示。

我们来看看MODCON公司是怎样定义命令的，如下：

 

左边一行标注为Code即为命令编码，中间的Name其实就是命令码的功能说明。其中最常用的是03命令、05命令、06命令和16命令。这四个命令的十六进制编码是03H、05H、06H和10H。

 

我们来看下图：

 

03H命令用于读单个的保持寄存器的内容，05H命令用于遥控，06H命令用于读连续多组保持寄存器中的内容，而10H命令则用于可编程遥控。

 

我们知道，用单片机构成的系统中，一定存在存储区。存储区分为随机存储器RAM和只读存储器ROM，以及可擦写的EPROM存储器。重要数据就保存在EPROM中。

例如某型电力仪表，它采集的数据在EPROM中的分配关系如下：

 

这是一款早已停产的电力仪表，我们用它来作为范例，可以放心不会侵权。

 

注意看右边蓝色背景中的编码，EPROM内存地址11中保存的是A相电压，内存地址12中保存的是B相电压，……，内存地址23中保存的是C相电流。

注意，地址域最前面的编码4XXXX，表示这是保持寄存器中的数值信息。在MODICON的引用指南中有如下解释：

 

一般地，MODBUS地址分配如下：

 

10000-19999表示遥信输入状态，用02H命令读。输入状态一般为位格式，用于保存开关量；

30000-39999表示模拟量输入寄存器，用04H命令读，输入寄存器一般用于保存模拟量；

40000-49999表示保持寄存器，用03H命令读，10H命令写。

不过哦，在实际编程时，千万不要把这里的X0000中的1、2和4当成地址了！这只是写法区分而已，实际编程时要把它们去掉的。例如40011地址，在实际编程时，它的地址就是000B。

另外，有时地址是从0开始编写的。因此编程时，地址要减1。具体要看通信协议文本才能确认。

如果我们想读取三相电压，那么我们就必须采用06H命令。

第4部分是DATA，也即数据。DATA用多个字节来表示。

对于上述仪表，如果我们想读从寄存器地址11开始直到23的12项内容，则在DATA中应当写明寄存器的地址：“00 0B”，也即地址11。还有所读寄存器的数量："00 0C"，也即连续12个寄存器。

第5部分是CRC，也即校验码。

关于CRC校验码的意义在第3部分已经叙述过了，此处不再重复。

第6部分是END，也即终止位。

终止位与起始位完全一致。

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现在我们来看看如何编写MODBUS的通信帧。

先看06H命令帧，这是主站读取从站寄存器信息的命令帧。

我们来看MODICON的引用解释：

 

解释一下：某从站的ID地址是11H，也即十进制的17。被读的保持寄存器的地址是00 01H，欲读的内容有00 03H个，于是主站发送的06命令帧为：

 

11 06 00 01 00 03 CRC

我们就用上述电力仪表来举例，设此电力仪表的ID地址为01H，我们要读从40011开始的12个连续寄存器中的内容。于是主站的06H命令帧为：

01 06 000B 000C F80D

最后的F8 0DH为CRC校验码。

注意到上述通信帧中有8个字节，如果物理层的RS485通信速率是9600bps，则下传这个命令信息帧需要8X10/9600=8.3毫秒。

在写通信帧时，CRC校验码如何写？这要借助于专用软件。看下图：

图中的CRCDlg就是计算CRC的专用软件。点击后，弹出的对话框如右侧，把通信帧中除了CRC的之外的内容输入进去，然后点击CRC按钮，就自动计算出了CRC校验码。

那么这款仪表的回应帧会是什么样的呢？

我们假定此款电力仪表采集的信息是：

三相电压：220V、219V、222V，相电压平均值：220V；三相线电压：380V、378V、385V，线电压平均值：381V；零序电流：0A；三相电流：680A，640A，678A。

注意哦，这里的数值是随意编写的，不是电路上的具体值。不要把这些数据与实际系统去生搬硬套哦！

现在，我们来看看电力仪表的回应帧：

01 06 18 00DC 00DB 00DE 00DC 017C 017A 0181 017D 0000 02A8 0280 02A6 014F

解释一下：01 06 同主站的下行帧；18表示回应帧中有24个字节的数据内容；00DC 00DB 00DE 00DC这四个值就是三相电压220V、219V、222V和相电压平均值220V；017C 017A 0181 017D这四个值就是三相线电压380V、378V、385V和线电压平均值381V； 0000 02A8 0280 02A6这四个值就是零序电流0A、三相电流680A、640A、和678A。

最后的014F是CRC校验码。

注意到这个上行信息帧有29个字节，如果物理层的RS485总线通信速率为9600bps，则发送此信息帧需要29X10/9600=30.2毫秒。

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大家可能要问，在PLC编程软件上看到的MODBUS通信帧又是什么样的？我们看下图：

 

在图的下方共用9个MODBUS通信模块，每个模块对应于RS485总线上的一个从站装置。这9个模块构成了循环。PLC先读第一个从站，再读第二个从站，直到最后一个，然后再返回到第一个。

 

这种模块化的编程语言符合IEC61131-3标准，在PLC的实际编程中大量使用。显见，它与梯形图有很大的区别。

在实际运行中，PLC首先用广播命令在RS485总线上向全体从站发布读取第一从站数据的命令帧。与此同时，所有的从站都竖着耳朵在听，当第一从站听到后，发现此命令是针对自己的，而且发现主站已经把总线控制权让出，于是第一从站就占用总线发送读信息的返回数据帧，然后再交换总线控制权给PLC。

接着，PLC又发出读命令给第二从站，以及随后的各个从站，而各个从站也与第一从站类似地占用总线发还数据，再退还总线的控制权。

由此我们看到，之所以在OSI模型中，要求下层系统必须无条件地透明地提供本层的各种服务，其原因也在于此。

相信，如果知友们能够认真地看到这里，对物理层和数据链路层应当有了较深的理解。再也不会说物理层和数据链路层是“很模糊的概念”了。

我对某位知友说现场总线是很模糊的概念，留下了如此深刻的记忆。其实这也很典型。记得有次到某变电所现场去调试设备，要连接电力变压器。我向变压器的现场工程师索要通信协议，此人说：我们的通信协议就是RS485。经过说明后，他又说：我们的协议就是那个MODBUS，是标准协议。一副大义凌然的样子，孰不知，在我眼里，此人在信息交换技术方面是个绝对外行。最后，到我们撤离现场，电力变压器也没有接入电力监控系统，倒霉的是甲方，挺遗憾的。

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我们来看一个实例：

下图是上海二工生产的某型多功能电力仪表的通信协议（有时又叫做数据点表）摘录：

 

注意看，它的地址是从00H开始的，因此在编程时，要把地址减1。

 

假定此电力仪表的ID地址为25，也即1AH。现在我们要都从0007H开始到0017H共9个电压和电流参数，于是主站的下行通信帧为：

1A 06 0006 0009 AA26

回应帧呢，没法知道，因为实际线路中电压和电流参数到底是多少，我们无法准确得知。不过，如果回应帧是这样的： 8A 06 0006 0009 AA26，您认为这是为什么？

告诉你吧。说明数据存储区的地址出错了，也可能是电力仪表的通信速率不对，等等。需要仔细检查。

在这种情况下，系统会自动把下行帧的ID地址加上80H再显现出来，以提示编程者。

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好，本帖到这里该结束了。

在本帖中，我们知道了数据链路层的意义和功能，知道了数据链路层的帧结构，知道了MODBUS协议的帧结构，以及MODBUS主站发送的读数据下行帧结构和意义，知道了从站发送的读数据返回帧的结构和意义。也更加深入地知晓物理层的意义，以及物理层与数据链路层的关系。

最后按照惯例，我给大家提2个问题：

第一个问题：

如果RS485也即物理层的通信速率是9600bps，假定上述9个从站中所读的信息都如与本文中描述的电力仪表相一致，我的问题是：PLC从读第一个仪表开始，到最后循环结束又返回到第一个仪表，这一周期需要有多长的时间？

第二个问题：

数据链路层所用到的设备有哪些？例如网关、网桥、通信卡件、网络接口、交换机等等，您选择哪个设备？

没见回答，我自问自答吧：

先看第一个问题的答案：

我们已经知道下行帧占用总线的时间是8.3毫秒，返回帧是30.2毫秒，主站收到报文后处理时间为1毫秒，于是总循环时间为：

T=9X(8.3+30.2)+8X1=354.5ms

也即0.355s。

再看第二个问题的答案：

数据链路层用到的设备包括：通信卡件和网桥，也可能有接口转换装置。

您答对了吗？

 

 

电工证分为两个证书：一个是职业资格证书（等级证），另一个是特种作业人员操作证（上岗证），按照国家的政策规定，只有职业资格证书可以领取补贴，而上岗证是不能领取的，这一点一定要搞清楚。

 

初级电工职业资格证的补贴额度是1000元，中级电工证是1500元，高级电工证是2000元。

 

 

1：首先是社保缴纳超过12个月（一年）以上；

 

2：其次是需要有一本职业资格证书（证书核发日期迄今为止不超过12个月），2017年1月1日以后的核发的证书也可申请，初/中/高级都可以，只是补贴力度不同。

 

 

初级：年满18岁，初中以上学历即可报考

 

中级：取得本职业初级电工证或者电工操作证后，连续从事本职业工作3年以上，经本职业中级达规正规培训定标准学时数，且取得毕（结）业证书。

 

取得本职业初级电工证后，连续从事本职业工作5年以上。取得经劳动和社会保障行政部门审核认定的，以中级技能为培养目标的中等以上职业学校本职业毕业证书。

 

高级：取得本职业中级电工职业资格证书后，连续从事本职业工作4年以上，经本职业高级正规培训达规定标准学时数，并取得毕（结）业证书。

 

取得本职业中级电工职业资格证后，连续从事本职业工作7年以上。

 

取得本职业中级电工职业资格证的大专以上毕业生，连续从事本职业工作2年以上。

 

取得高级技工学校或经劳动和社会保障行政部门审核认定，以高级技能为培养目标的职业学校本职业毕业证书。