温湿度变送器之硬件设计——RS485等现场总线介绍(6)

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现场总线

现场总线这个说法一般用在工业控制中。主要解决工业现场的智能化仪表、控制器、执行器等现场设备间的数字通信和控制、是自动化领域中底层的数据通信网络。
目前接触到常用的现场总线有下面几种:

  1. CANBUS
    支持CAN总线的一般cpu内部会集成CAN控制器,如果没有,就需要使用转换器芯片扩展外设。
    比如:uart转can总线,usb转can总线等
  2. EtherCAT
    ehtercat比较特殊,是基于网络的现场总线,它的速率最快。
    控制器网络使用交换机,网线,光纤等网络设备构造
  3. RS232
  4. RS485
  5. RS422
    RS232、RS485、RS422这三种总线均是串行总线。使用UART外接转换IC实现。
    这三种总线的通信速率比较低,但是通讯距离远。
    RS232一般使用铠装屏蔽电缆的总线通信距离可达15M
    RS485一般使用铠装屏蔽电缆(无中继)总线通信距离可达1KM-1.5KM

RS485

  1. RS485和RS422,RS232虽然都是串行总线。但是RS422和RS285可以归为一类,他们使用的差分信号传输、也叫做平衡传输,使用的是对双绞线,将一根定义为A,一根定义为B。
  2. 通常情况下,AB之间的电压在+2 ~ +6V是一个逻辑状态。·2~-6V是一种逻辑状态。
  3. RS485总线采用一主多从的拓补结构,不能是星型,环型网络拓补。
  4. 理想情况下RS485需要2个匹配电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗(一般为120Ω)。没有特性阻抗的话,当所有的设备都静止或者没有能量的时候就会产生噪声。

Modbus RTU

  1. modbus rtu之于现场总线类似域tcp/ip协议之于网络通讯。是一种传输通讯协议。
  2. Modbus RTU 协议使用主/从技术在设备之间进行通信。
  3. 任何使用 Modbus RTU 协议的应用程序都将有一个 Modbus 主站和至少一个 Modbus 从站。
  4. Modbus Master 通常是一台运行软件的主机监控计算机或者工控网关,它将与一个或多个 Modbus Slave 设备进行通信。
  5. Modbus RTU 协议是一种开放协议,可以免版税使用。

RTU 协议帧格式

rtu主机问询帧格式如下: image.png 从机回复帧如下:

image.png

常用的modbus RTU指令集

很多现场DCS,PLC,工控机,工业网关,现场仪表都支持rtu指令集。了解rtu指令集可以帮助我们快速的对接到现场控制系统中去。

01指令

读取1路或者多路的开关量输出。

02指令

读取1路或者多路的开关量输入信号。

03指令

读取多路寄存器的数据

04指令

读取输入寄存器的数据

05指令

写单个线圈,即控制某个数字量输出

06指令

写单个寄存器

下一节介绍RS485控制电路实操部分