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常见的工业通讯协议有哪些?

发布时间:2020-10-14

每个仪表都有自己独特的通讯协议,常见的有modbus通讯协议、RS-232通讯协议、RS-485通讯协议、HART通讯协议等等,那么这些通讯协议究竟是怎么工作的,有哪些优缺点呢?

 

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。约定中包括对数据格式,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。

 

常用的仪表通讯协议:

Modbus通讯协议

RS-232通讯协议

RS-485通讯协议

HART通讯协议

MPI通信

串口通信

PROFIBUS通信

工业以太网

ASI通信

PPI通信

远程无线通信

 

今天主要来介绍一下RS-232RS-485这两个通讯协议

 

RS-232通讯协议

RS-232是美国电子工业协会EIAElectronicIndustry 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位标识号通常。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COM1COM2

 

RS-232接口

QQ截图20201013163413.jpg 

RS-232标准没有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。

 

传输速率

RS-232标准规定的数据传输速率为5075100150300600120024004800960019200波特率。

 

远程通信连接数据终端

 

RS-232标准最初是远程通信连接数据终端设备(DTE)数据通信设备(DCE)而制定的。因此这个标准的制定,并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机(更准确的说,是计算机接口)与终端或外设之间的近端连接标准。显然,这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的,甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解,我们对RS-232的标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。

 

“发送”和“接收”

RS-232标准中所提到的“发送”和“接收”,都是站在DTE立场上,而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中,往往是CPUI/O设备之间传送信息,两者都是DTE,因此双方都能发送和接收。

 

电气特性

EIA-RS-232对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

TxDRxD上:

逻辑1MARK=-3V~-15V

逻辑0SPACE=+3V~+15V

RTSCTSDSRDTRDCD等控制线上:

信号有效(接通,ON状态,正电压)=+3V~+15V

信号无效(断开,OFF状态,负电压)=-3V~-15V

 

RS-232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,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RS-232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。

 

传播速率:

RS-485的数据传输速率为10Mbps

 

RS-485接口:

是采用平衡驱动器的差分接收器的组合,抗共模干扰能力增强,即抗噪声干扰性好。

 

波特率:

1200bps2400bps4800bps9600bps19200bps38400bps125K

 

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连接时采用默认数据格式。

 

RS-485接口的传输距离标准值为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。

 

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

 

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。


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