歡迎來到電力微機保護網(wǎng)!
專注微機保護專注電力行業(yè)致力成為電力行業(yè)標桿企業(yè)
聯(lián)系電話
電力資訊
當前位置:首頁 > 電力資訊 > 詳情

RS485與Modbus通信協(xié)議教程

更新時間:2022.01.03     作者:管理員      瀏覽次數(shù):113


   在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域,通常情況下是采用串口通信的方式進行數(shù)據(jù)交換。最初采用的方式是RS232接口,由于工業(yè)現(xiàn)場比較復雜,各種電氣設(shè)備會在環(huán)境中產(chǎn)生比較多的電磁干擾,會導致信號傳輸錯誤。

  1979年施耐德電氣制定了一個用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議Modbus協(xié)議,現(xiàn)在工業(yè)中使用RS485通信場合很多都采用Modbus協(xié)議,所以今天我們來了解下RS485通信和Modbus通信協(xié)議。

RS485通信

1、實際上在RS485之前RS232就已經(jīng)誕生,但是RS232也有不足:

(1)接口的信號電平值較高,達到十幾V,容易損壞接口電路的芯片,而且和TTL電平不兼容,因此和單片機電路接起來的話必須加轉(zhuǎn)換電路。

(2)接口使用的信號線與其他設(shè)備形成共地模式的通信,這種共地模式傳輸容易產(chǎn)生干擾,并且抗干擾性能也比較弱。

(3)傳輸距離、速率都有限,最多只能通信幾十米;只能兩點之間進行通信,不能夠?qū)崿F(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)通信。

2、針對RS232接口以上不足,出現(xiàn)了RS485等新的接口標準,RS485具備以下的特點:

(1)邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2—6)V表示;邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2—6)V表示。接口信號電平比RS232降低了,不易損壞電路的芯片,且該電平與TTL電平兼容,可方便與TTL電路連接。

(2)RS485通信速度快,數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps以上;其內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu),采用的是平衡驅(qū)動器和查分接收器的組合,抗干擾能力大大增加。

(3)傳輸距離最遠可達到1200米左右,但傳輸速率和傳輸距離是成反比的,只有在100KB/s以下的傳輸速率,才能達到最大的通信距離,如果需要傳輸更遠距離可以使用中繼。

(4)可以在總線上進行聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)多機通信,總線上允許掛多個收發(fā)器,從現(xiàn)有的RS485芯片來看,有可以掛32、64、128、256等不同個設(shè)備的驅(qū)動器。

3、RS485有兩線制和四線制,四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式,現(xiàn)很少采用。兩線制這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu),在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式,即一個主機帶多個從機。

4、很多情況下,連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接,這種連接方法在許多場合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,這有兩個原因:

(1)共模干擾問題:RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式,并不需要相對于某個參照點來檢測信號,系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7~+12V,只有滿足上述條件,整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口。

(2)EMI問題:發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,如沒有一個低阻的返回通道(信號地),就會以輻射的形式返回源端,整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。

5、由于PC機默認的只帶有RS232接口,以下方法可以得到PC上位機的RS485電路:

(1)通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機串口RS232信號轉(zhuǎn)換成RS485信號,對于情況比較復雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離的產(chǎn)品。

(2)通過PCI多串口卡,可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。

三/ Modbus 通信協(xié)議

Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它,不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進行集中監(jiān)控。

4、很多情況下,連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接,這種連接方法在許多場合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,這有兩個原因:

(1)共模干擾問題:RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式,并不需要相對于某個參照點來檢測信號,系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7~+12V,只有滿足上述條件,整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口。

(2)EMI問題:發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,如沒有一個低阻的返回通道(信號地),就會以輻射的形式返回源端,整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。

5、由于PC機默認的只帶有RS232接口,以下方法可以得到PC上位機的RS485電路:

(1)通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機串口RS232信號轉(zhuǎn)換成RS485信號,對于情況比較復雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離的產(chǎn)品。

(2)通過PCI多串口卡,可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。

三/ Modbus 通信協(xié)議

   Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它,不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進行集中監(jiān)控。

   此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu),描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程,如何回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求,以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。

1、Modbus具有以下幾個特點:

(1)標準、開放,用戶可以免費、放心地使用Modbus協(xié)議,不需要交納許可證費,也不會侵犯知識產(chǎn)權(quán)。目前,支持Modbus的廠家超過400家,支持Modbus的產(chǎn)品超過600種。

(2)Modbus可以支持多種電氣接口,如RS-232、RS-485等,還可以在各種介質(zhì)上傳送,如雙絞線、光纖、無線等。

(3)Modbus的幀格式簡單、緊湊,通俗易懂。用戶使用容易,廠商開發(fā)簡單。

2、Modbus 寄存器種類說明

(1) 線圈狀態(tài):輸出端口,可設(shè)定端口的輸出狀態(tài),也可以讀取該位的輸出狀態(tài)

(2)離散輸入狀態(tài):輸入端口,通過外部設(shè)定改變輸入狀態(tài),可讀但不可寫

(3)保持寄存器:控制器運行時被設(shè)定的某些參數(shù),可讀可寫

(4)輸入寄存器:控制器運行時從外部設(shè)備獲得的某些參數(shù),可讀不可寫


文章來自電力微機保護網(wǎng)

相關(guān)推薦

對110kV和220kV的斷路器及隔離開關(guān)進行正常檢查時,應(yīng)如何處理2023.07.14

(1)檢查斷路器的壓縮空氣正常,SF6壓力正常,各斷路器拉合狀態(tài)位置正確,傳動機構(gòu)應(yīng)正常;(2)各斷路器的每相斷開或合入的位置指示應(yīng)正確;(3)絕緣子、瓷套管無破損,無嚴重“放炮”;(4)在冬季,傳動機構(gòu)箱內(nèi)的溫度低于0℃時,應(yīng)投入加熱裝置;(5)各隔離開關(guān)斷開或合入狀態(tài)良好,已合入的隔離開關(guān)接觸應(yīng)

9691 主變綜合保護測控裝置說明書2020.05.10

主變綜合保護測控裝置、綜合保護裝置、變壓器保護、變壓器保護測控裝置

分布式光伏發(fā)電容量超過變壓器25%必須裝反孤島嗎2020.07.01

分布式光伏發(fā)電、反孤島、反孤島保護裝置

綜合自動化保護裝置哪些是進口品牌2020-07

綜合自動化、微機保護裝置、微機保護、微機保護測控裝置

發(fā)電機并網(wǎng)條件2020-03

發(fā)電機保護屏、發(fā)電機保護裝置、發(fā)電機差動保護、發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護

穩(wěn)控裝置運行中的注意事項2022-01

穩(wěn)控裝置,低頻低壓減載裝置,頻率電壓緊急控制裝置
產(chǎn)品推薦