工业网络归结为三类:RS485网络、HART网络和现场总线网络。
HART网络:HART是由艾默生提出一个过度性总线标准,主要是在4~20毫安电流信号上面叠加数字信号,物理层采用BELL202频移键控技术,以实现部分智能仪表的功能,但此协议不是一个真正意义上开放的标准。
FieldBus现场总线网络:现场总线是当今自动化领域的热点技术之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。现场总线是连接控制现场的仪表与控制室内的控制装置的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字化通信。现场总线技术成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点,它的出现使传统的控制系统结构产生了革命性的变化,使自控系统朝着“智能化、数字化、信息化、网络化、分散化”的方向进一步迈进,形成新型的网络通信的全分布式控制系统——现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。然而,现场总线还没有形成真正统一的标准,ProfiBus、CANbus、CC-Link等多种标准并行存在,并且都有自己的生存空间。何时统一,遥遥无期。支持现场总线的仪表种类还比较少,可供选择的余地小,价格又偏高,用量也较小。
RS485网络:RS485/MODBUS是流行的一种布网方式,实施简单方便,支持RS485的仪表很多。
通信协议Modbus 协议是一项应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。此协议支持传统的R
S-232、RS-422、RS-485 和以太网设备。许多工业设备,包括PLC,DCS,智能仪表等都在使用Modbus 协议作为他们之间的通讯标准。
Modbus优点
(1)公开发表并且无版权要求
(2)易于部署和维护
(3)对供应商来说,修改移动本地的比特或字节没有很多限制。
(4)Modbus 允许多个(大约240 个) 设备连接在同一个网络上进行通信
其他同类通信协议:CANBUS、profibus 等
TCP/IP传输协议,即传输控制/网络协议,也叫作网络通讯协议。它是在网络的使用中的最基本的通信协议。TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且,TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构,应用层、传输层、网络层和数据链路层都包含其中。TCP/IP协议是Internet最基本的协议,其中应用层的主要协议有Telnet、FTP、SMTP等,是用来接收来自传输层的数据或者按不同应用要求与
方式将数据传输至传输层;传输层的主要协议有UDP、TCP,是使用者使用平台和计算机信息网内部数据结合的通道,可以实现数据传输与数据共享;网络层的主要协议有ICMP、IP、IGMP,主要负责网络中数据包的传送等;而网络访问层,也叫网络接口层或数据链路层,主要协议有ARP、RARP,主要功能是提供链路管理错误检测、对不同通信媒介有关信息细节问题进行有效处理等。
基于以太网TCP/IP 的modbus 协议:modbusTCP
MODBUS/TCP 使MODBUS_RTU 协议运行于以太网,MODBUS TCP 使用TCP/IP 以太网在站点间传送MODBUS 报文,MODBUS TCP 结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP 以及以MODBUS 作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUS TCP 通信报文包在以太网TCP/IP 数据包中。与传统的串口方式,MODBUS TCP 插入一个标准的MODBUS 报文到TCP 报文中,不再带有数据校验和地址。
modbus 设备可分为主站(poll) 和从站(slave)。主站只有一个,从站有多个,主站向各从站发送请求帧,从站给予响应。在使用TCP 通信时,主站为client 端,主动建立连接;从站为server 端,等待连接。
串口通信(Serial Communication)
是指外设和计算机间,通过数据信号线、地线、控制线等,按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少,在远距离通信中可以节约通信成本,但其传输速度比并行传输低。
RS-232 串口通信
RS-232标准接口(又称EIA RS-232)是常用的串行通信接口标准之一,它是由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定,其全名是“数据终端设备( DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口(又称EIARS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。(“RS-232-C”中的“-C”只不过表示RS-232的版本,所以与“RS-232”简称是一样的)。
工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。
RS232与USB
RS-232与USB都是串行通信,但无论是底层信号、电平定义、机械连接方式,还是数据格式、通信协议等,两者完全不同。
RS-232是一个流行的接口。在MS-DOS中,四个串行接口称为COM1、COM2、COM3和COM4,而绝大部分windows应用程序最多可以有4个外设,但是如果用户要扩充更多外设时,就必须要用插入式串行卡或者外部开关盒实现。RS-232点对点连接,一个串口只能连接一个外设。
USB是一种多点、高速的连接方式,采用集线器能实现更多的连接。USB接口的基本部分是串行接口引擎SIE,SIE从USB收发器中接收数据位,转化为有效字节传送给SIE接口;反之,SIE接口也可以接收字节转化为串行位送到总线。由于PC机串口的最高速率仅为115.2kbps,会形成一个速度瓶颈。RS-232系统包括2个串行信号路径,其方向相反,分别用于传输命令和数据,而命令和状态必须与数据交织在一起;而USB支持分离的命令和数据通道并允许独立的状态报告。USB是一种方便、灵活、简单、高速的总线结构。
RS-485
RS-485又名TIA-485-A, ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。
最初是数据模拟信号输出简单过程量,后来仪表接口是RS232接口,这种接口可以实现点对点的通信方式,但这种方式不能实现联网功能,随后出现的RS485解决了这个问题。
RS485,是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准,该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得连接本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。
RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓扑结构,在同一总线上最多可以挂接32个节点。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。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:原因一是共模干扰: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,但容易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到+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;
原因二是EMI的问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198,我们将在24小时内删除。
发表评论