干货 | 常见通讯方式简介，工业现场的有线通讯
通讯是工业现场经常遇到的问题，下面来介绍下常见通讯分类与特点。 什么是通讯协议 通讯协议又称通信规程，是指通讯双方对数据传送控制的一种约定。其中包括数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。 通讯协议分类 常见通讯协议： 1、modbus通讯协议 2、HART通讯协议 modbus Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。 由于modbus协议是完全公开透明的，所需的软硬件又非常简单，这就使它成为了一种通用的工业标准。 Modbus特点 1、Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。不管以何种网络形态传输，他的定义都能在不同设备间进行传输与交流。它是一种工业标准 2、modbus通讯协议是一种主从式异步半双工通信协议。也就是一个主站对应多个从站进行通讯。即控制器，请求其他设备，或回应其他设备的一个过程。 Modbus与OSI参考模型 Modbus之ASCII通讯 地址码：从站的地址（8位） 功能码：主站发送，告诉从站执行功能（8位） 数据区：具体数据内容（N*8位） 校验码：LRC校验（8位） 起始位：用“：”号，（3AH）（ASCII为58） 停止位：用“CR”（0DH），“LF”（0AH） 数据位内容由程序编写，所有信息通讯均用ASCII码形式发送和接收。 数据帧 Modbus之RTU通讯方式 地址码、功能码、数据区与ASCII通讯相同。 校验码：CRC校验（16位） 起始位：无字符，保持无信号时间大于10ms 。 停止位：无字符，保持无信号时间大于10ms 。 数据内容由通讯程序编写，所有的信息均用十六进制形式发送和接收。 HART协议 HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国ROSEMOUNT公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。 HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过10多年的发展，HART技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。 协议基本 1、4~20mA模拟信号+数字控制信号（FSK技术） 2、支持双绞线全数字通信，可构成15个站网络 3、支持OSI开放体系结构，1、2、7、层 物理层 基于Bell 202 通信标准的FSK 技术，基本内容： 波特率 1200bps （速度较慢） 逻辑1 1200HZ 逻辑0 2400HZ 通讯方式 1）主从式通信 由主设备来控制数据帧的传送 最多允许15个从设备连接到一条多点通讯线上 2）突发模式 从设备定时重复发送数据帧 3）半双工通讯方式 寻址范围：0 ~ 15 当地址为0时，处于4~20mADC与数字通信兼容状态。 当地址为1~15时，则处于全数字通信状态。 通讯模式 第一种“问答式”：2次/秒，适用于点对点，多站连接 第二种“成组模式”：3.7次/秒，只适用于点对点连接 HART协议的优点 1、模拟信号带有过程控制信息，数字信号允许双向通信。 2、(智能化现场仪表+模拟仪表、记录仪及控制器)混合系统 3、支持多主站数字通信，节省导线，减少安装费 4、通过租用电话线连接仪表，使远方的现场仪表使用相 对便宜的接口设备。 5、允许“问答式”及 “成组模式”通信方式。 6、报文结构灵活、规范、一次通信可携带4个过程变量 HART协议的应用 在智能变送器与HART协议通讯器之间互联需要遵循负载电阻之和在250～600 Ω之间，太小了不能通讯，太大了变送器无法工作。实践中，一般在校验室内都至少要串接一个250 Ω以上的标准电阻，但在现场中如果系统基本满足负载电阻要求，可以直接在控制室内接线端子上跨接HART通讯器。
RS232 RS-232是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号通常。RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2 。 两种方式 RS-232标准设有25条信号线和9条信号线两种，包括一个主通道和一个辅助通道。在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。 9芯定义
RS-232接口定义(25芯) 1 频蔽地线 2 发送数据 TXD 3 接收数据 RXD 4 请求发送RTS 5 允许发送 CTS 6 数据准备好 DSR 7 信号地 SG 8 载波检测 DCD 9 发送返回(+) 10 未定义 11 数据发送(-) 12~17 未定义 18 数据接收(+) 19 未定义 20 数据终端准备好 DTR 21 未定义 22 振铃 RI 23~24 未定义 25 接收返回(-) RS-232通讯缺点 （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 （2）传输速率较低，在异步传输时，波特率≤20Kbps。 （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。 （4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺（实际≤15米）。
RS-485通讯协议 RS-485标准是在RS232的基础上发展来的，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准 通信接口方式 RS485接口：异步，半双工,串行 数据格式 1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验 1位起始位、8位数据位、1位停止位、奇校验 1位起始位、8位数据位、1位停止位、偶校验 当与现场总线适配器PROFIBUS连接时采用默认 接口定义 9针型接口 RS485接口 信号含义 3 RXD- 接收数据 4 RXD+ 接收数据 5 TXD+ 发送数据 7 TXD- 发送数据 485通讯优点 RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米(理论上的数据，在实际操作中，极限距离仅达1200米左右），另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。 485通讯缺点 很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
来源：工业机器人培训 |
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