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md123321
工控?zé)o憂荔枝微課
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樓主  發(fā)表于: 2021-04-23 16:05
第一個(gè)大問(wèn)題:RS232接口與RS485接口的區(qū)別一、接口的物理結(jié)構(gòu)1、RS232接口:計(jì)算機(jī)通訊接口之一,通常 RS-232 接口以9個(gè)引腳 (DB-9) 或是25個(gè)引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn),一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 RS-232 接口,分別稱為 COM1 和 COM2。


2、RS485RS485無(wú)具體的物理形狀,根據(jù)工程的實(shí)際情況而采用的接口。

二、接口的電子特性1、RS232:傳輸電平信號(hào)接口的信號(hào)電平值較高(信號(hào)“1”為“-3V至-15V”,信號(hào)“0”為“3至15V”),易損壞接口電路的芯片,又因?yàn)榕cTTL電平(0~“<0.8v”,1~“>2.0V”)不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。另外抗干擾能力差。2、RS485:傳輸差分信號(hào)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(hào)電平比RS-232降低了,就不易損壞接口電路的芯片,且該電平與TTL電平兼容,可方便與TTL電路連接。三、通訊距離長(zhǎng)短1、RS232:RS232傳輸距離有限,最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為15米,且只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊,最大傳輸速率最大為20kB/s。
2、RS485:RS485最大無(wú)線傳輸距離為1200米。最大傳輸速率為10Mbps,在100Kb/S的傳輸速率下,才可以達(dá)到最大的通信距離。采用阻抗匹配、低衰減的專(zhuān)用電纜可以達(dá)到1800米!超過(guò)1200米,可加中繼器(最多8只),這樣傳輸距離接近10Km。


四、能否支持多點(diǎn)通訊RS232:RS232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器,不能支持多站收發(fā)能力,所以只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信,不支持多點(diǎn)通訊。RS485:RS485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站通訊能力,這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。五、通訊線的差別RS232:可以采用三芯雙絞線、三芯屏蔽線等。RS485:可以采用兩芯雙絞線、兩芯屏蔽線等。在低速、短距離、無(wú)干擾的場(chǎng)合可以采用普通的雙絞線,反之,在高速、長(zhǎng)線傳輸時(shí),則必須采用阻抗匹配(一般為120Ω)的RS485專(zhuān)用電纜(STP-120Ω(用于RS485 & CAN)一對(duì)18AWG),而在干擾惡劣的環(huán)境下還應(yīng)采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜(ASTP-120Ω(用于RS485 & CAN)一對(duì)18AWG)。補(bǔ)充:即然RS232傳輸距離只有15米這么短,那么有什么作用呢?其實(shí)它的應(yīng)用非常廣泛,可以連接各種設(shè)備,例如監(jiān)控、其它的設(shè)備升級(jí)或調(diào)試等都可能需要用到它。功能與USB比較接近,隨著USB端口的越來(lái)越普遍,將會(huì)出現(xiàn)更多的把USB轉(zhuǎn)換成RS-232或其它接口的轉(zhuǎn)換裝置。通過(guò)USB接口可連接更多的RS-232設(shè)備,不僅可獲得更高的傳輸速度,實(shí)現(xiàn)真正的即插即用,同時(shí)解決了USB接口不能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)娜秉c(diǎn)(USB通訊距離在5米內(nèi))。第二個(gè)大問(wèn)題:幾種常見(jiàn)的通訊協(xié)議
在開(kāi)始這個(gè)問(wèn)題之前,我們應(yīng)該了解一個(gè)之前我一直混淆的問(wèn)題。RS485和MODBUS的區(qū)別:RS485是一個(gè)物理接口,簡(jiǎn)單的說(shuō)是硬件。MODBUS是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議,用于不同廠商之間的設(shè)備交換數(shù)據(jù)(一般是工業(yè)用途);所謂協(xié)議,也可以理解為上面有人說(shuō)的“語(yǔ)言”吧,簡(jiǎn)單的說(shuō)是軟件。一般情況下,兩臺(tái)設(shè)備通過(guò)MODBUS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù):最早是用RS232作為硬件接口,(也就是普通電腦上的串行通訊口(串口));也有用RS422的,也有常用的RS485,這種接口傳輸距離遠(yuǎn),在一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的比較多。MODBUS協(xié)議又分MODBUS RTU,MODBUS ASCII和后來(lái)發(fā)展的MODBUS TCP三種模式。其中前兩種(MODBUS RTU,MODBUS ASCII)所用的物理硬件接口都是串行(Serial)通訊(RS232,RS422,RS485)。而MODBUS TCP則是為了順應(yīng)當(dāng)今世界發(fā)展潮流,什么都可以用Ethernet網(wǎng)或Internet來(lái)連接,傳送數(shù)據(jù)。所以又產(chǎn)生MODBUS TCP模式,該模式的硬件接口就是以太網(wǎng)(Ethernet)口了,也就是我們電腦上一般用的網(wǎng)絡(luò)口了。然后我們可以通過(guò)一張圖片了解 S7-200 PLC支持的幾種通訊協(xié)議。

一、PPI通訊:是西門(mén)子公司專(zhuān)為s7-200系列plc開(kāi)發(fā)的通訊協(xié)議。內(nèi)置于s7-200CPU中。PPI協(xié)議物理上基于RS-485口,通過(guò)屏蔽雙絞線就可以實(shí)現(xiàn)PPI通訊。PPI協(xié)議是一種主-從協(xié)議。主站設(shè)備發(fā)送要求到從站設(shè)備,從站設(shè)備響應(yīng),從站不能主動(dòng)發(fā)出信息。主站靠PPI協(xié)議管理的共享連接來(lái)與從站通訊。PPI協(xié)議并不限制與任意一個(gè)從站的通訊的主站的數(shù)量,但在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,主站不能超過(guò)32個(gè)。PPI協(xié)議最基本的用途是讓西門(mén)子Step7-Micro/Win編程軟件上傳和下載程序和西門(mén)子人機(jī)界面與PC通信。二、MPI通訊:MPI (multipoint interface)是SIMATIC s7多點(diǎn)通信的接口,是一種適用于少數(shù)站點(diǎn)間通信的網(wǎng)絡(luò),多用于連接上位機(jī)和少量plc之間近距離通信。通過(guò)Profibus電纜和接頭,將控制器s7-300或s7-400的CPU自帶的MPI編程口及s7-200CPU 自帶的PPI通信口相互連接,以及與上位機(jī)網(wǎng)卡的編程口(MPI/DP 口)通過(guò)Profibus或MPI電纜連接即可實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)然也可以不包括PC機(jī)而只包括plc。MPI的通信速率為19.2k~12mbit/s ,但直接連接s7-200CPU通信口的MPI網(wǎng),其最高速率通常為187.5kbit/s (受s7-200CPU最高通信速率的限制)。在MPI網(wǎng)絡(luò)上最多可以有32個(gè)站,一個(gè)網(wǎng)段的最長(zhǎng)通信距離為50米(通信波特率為187.5kbit/s時(shí)),更長(zhǎng)的通信距離可以通過(guò)rs-485中繼器擴(kuò)展。MPI允許主-主通信和主-從通信,每個(gè)s7-200CPU通信口的連接數(shù)為4個(gè)。MPI協(xié)議不能與一個(gè)作為PPI主站的s7-200CPU通信,即s7-300或s7-400與s7-200通信時(shí)必須保證這個(gè)s7-200 CPU不能再作PPI主站,Micro/Win也不能通過(guò)MPI協(xié)議訪問(wèn)作為PPI主站的s7-200CPU。s7-200CPU只能做MPI從站,即s7-200CPU之間不能通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò)互相通信,只能通過(guò)PPI方式互相通信。

三、Modbus是由Modicon(現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌)在1979年發(fā)明的,是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議。為更好地普及和推動(dòng)Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用,目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA(Interface for Distributed Automation,分布式自動(dòng)化接口)組織,并成立了Modbus-IDA組織,為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在我國(guó),Modbus已經(jīng)成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19582-2008。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì):截止到2007年,Modbus的節(jié)點(diǎn)安裝數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)個(gè)。  Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)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))和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程,如何回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求,以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。Modbus是一種單主站的主/從通信模式。一條Modbus網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)只能有一臺(tái)主站,從站可以有若干個(gè)。  Modbus具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1、標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放,用戶可以免費(fèi)、放心地使用Modbus協(xié)議,不需要交納許可證費(fèi),也不會(huì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前,支持Modbus的廠家超過(guò)400家,支持Modbus的產(chǎn)品超過(guò)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(wú)線等。3、Modbus的幀格式簡(jiǎn)單、緊湊,通俗易懂。用戶使用容易,廠商開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。S7-200的Modbus通訊:S7-200只支持Modbus RTU協(xié)議,不支持Modbus ASCII協(xié)議;四、ProfiBus通訊作為眾多現(xiàn)場(chǎng)總線家族的成員之一ProfiBus是在歐洲 工業(yè)界得到最廣泛應(yīng)用的一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),也是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一。ProfiBus是屬 于單元級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的SIMITAC網(wǎng)絡(luò),適用于傳輸中、小量的數(shù)據(jù)。其開(kāi)放性可以允許眾多的廠商開(kāi)發(fā)各自的符合ProfiBus協(xié)議的產(chǎn)品,這些產(chǎn)品可以連接在同一個(gè) ProfiBus網(wǎng)絡(luò)上。ProfiBus是一 種電氣網(wǎng)絡(luò), 物理傳輸介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖、無(wú)線傳輸。于1989年正式成為現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),傳送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。PROFIBUS廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS也是一種用于工廠自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò),從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。


五、USS通訊USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門(mén)子專(zhuān)為驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議,多年來(lái)也經(jīng)歷了一個(gè)不斷發(fā)展、完善的過(guò)程。最初 USS 用于對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行參數(shù)化操作,即更多地面向參數(shù)設(shè)置。在驅(qū)動(dòng)裝置和操作面板、調(diào)試軟件(如DriveES/STARTER)的連接中得到廣泛的應(yīng)用。近來(lái) USS 因其協(xié)議簡(jiǎn)單、硬件要求較低,也越來(lái)越多地用于和控制器(如 PLC)的通信,實(shí)現(xiàn)一般水平的通信控制。(注意:USS 提供了一種低成本的,比較簡(jiǎn)易的通信控制途徑,由于其本身的設(shè)計(jì),USS 不能用在對(duì)通信速率和數(shù)據(jù)傳輸量有較高要求的場(chǎng)合。在這些對(duì)通信要求高的場(chǎng)合,應(yīng)當(dāng)選擇實(shí)時(shí)性更好的通信方式,如 PROFIBUS-DP 等。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮到 USS 的這一局限性。例如,如果在一些速度同步要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)合(如造紙生產(chǎn)線),對(duì)十幾甚至數(shù)十臺(tái)變頻器采用 USS 通信控制,其效果可想而知。


所有的西門(mén)子變頻器都帶有一個(gè)RS485通訊口,PLC作為主站,最多允許31個(gè)變頻器作為通訊連路中的從站,根據(jù)各變頻器的地址或者采用廣播方式,可以訪問(wèn)需要通訊的變頻器,只有主站才能發(fā)出通訊請(qǐng)求報(bào)文,報(bào)文中的地址字符指定要傳輸數(shù)據(jù)的從站,從站只有在接到主站的請(qǐng)求報(bào)文后才可以向從站發(fā)送數(shù)據(jù),從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在使用USS協(xié)議之前,需要先安裝西門(mén)子的指令庫(kù)。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN32指令樹(shù)的庫(kù)文件夾中,STEP7—MICRO/WIN32指令庫(kù)提供14個(gè)子程序、3個(gè)中斷程序和8條指令來(lái)支持USS協(xié)議。調(diào)用一條指令時(shí),將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序。

USS 協(xié)議的基本特點(diǎn)如下:支持多點(diǎn)通信(因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上)采用單主站的“主-從”訪問(wèn)機(jī)制一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)(最多 31 個(gè)從站)簡(jiǎn)單可靠的報(bào)文格式,使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效容易實(shí)現(xiàn),成本較低USS 的工作機(jī)制是,通信總是由主站發(fā)起,USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個(gè)從站,從站根據(jù)收到的指令,決定是否、以及如何響應(yīng)。從站永遠(yuǎn)不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時(shí)應(yīng)答:1、接收到的主站報(bào)文沒(méi)有錯(cuò)誤2、并且本從站在接收到主站報(bào)文中被尋址
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