1979年，施耐德電氣為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議制定了Modbus協(xié)議?，F(xiàn)在很多工業(yè)上使用RS485通信的地方都使用Modbus協(xié)議，所以今天我們就來(lái)了解一下RS485通信和Modbus通信協(xié)議。

【一】前言

在工業(yè)控制、電力通信、智能儀器等領(lǐng)域，數(shù)據(jù)交換通常以串口通信的形式進(jìn)行。最初的方法是RS232接口。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜，各種電氣設(shè)備會(huì)在環(huán)境中產(chǎn)生更多的干擾信號(hào)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。

1979年，施耐德電氣為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議制定了Modbus協(xié)議?，F(xiàn)在很多工業(yè)上使用RS485通信的地方都使用Modbus協(xié)議，所以今天我們就來(lái)了解一下RS485通信和Modbus通信協(xié)議。

【二】 RS485通訊

1、RS232實(shí)際上是在RS485之前誕生的，但RS232也存在不足：

1)接口的信號(hào)電平值較高，達(dá)到10V以上，容易損壞通信接口的芯片，與TTL電平不兼容。因此，如果與單片機(jī)電路連接，則必須增加轉(zhuǎn)換電路。

2)接口中使用的電源線與其他設(shè)備在共地模式下通信，容易產(chǎn)生干擾，抗干擾性能差。

3)傳輸距離和速度有限，最多只能通信幾十米；通信只能在兩點(diǎn)之間進(jìn)行，不能實(shí)現(xiàn)多機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。

2、對(duì)于RS232接口以上不足，出現(xiàn)了RS485等新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS485具有以下特點(diǎn)：

1)邏輯“1”以兩條線之間的電壓差為基礎(chǔ)（2-6）V表示；邏輯“0”表示兩條線之間的電壓差為-（2-6）V。接口信號(hào)電平低于RS232，不易損壞電路芯片，電平適合TTL電平，便于與TTL電路連接。

2)RS485通信速度快，數(shù)據(jù)最高傳輸速度在10Mbps以上；其內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)采用均衡控制器與查分接收器的結(jié)合，大大提高了抗干擾性。

3)最大傳輸距離可達(dá)1200米左右，但傳輸速度與傳輸距離成反比。只有100KB/s以內(nèi)的傳輸速度才能實(shí)現(xiàn)最大的通信距離。如果需要更長(zhǎng)的傳輸距離，可以使用中繼器。

4)可在總線實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，總線允許掛多臺(tái)收發(fā)器，從現(xiàn)有RS485芯片來(lái)看，可掛325、64、128、256等各種設(shè)備的控制器。

3、RS485有兩線系統(tǒng)和四線系統(tǒng)，四線系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模式，現(xiàn)在很少選擇。這種兩線系統(tǒng)的接線模式是一個(gè)簡(jiǎn)單的總線結(jié)構(gòu)，最多可以連接到同一總線上的32個(gè)節(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中，一般采用主從通信模式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。

4、在很多情況下，在連接RS-485通信鏈路時(shí)，只需使用一對(duì)雙絞線將每個(gè)接口“A”、“B“端相互連接。忽略了信號(hào)連接，這種連接方式在很多地方都能正常工作，但卻埋下了很大的隱患。原因有二:

1)共模干擾問(wèn)題：RS-485接口采用差分法傳輸信號(hào)法，不需要與參考點(diǎn)相比檢測(cè)信號(hào)。系統(tǒng)只需要檢查兩條線之間的電勢(shì)差。但人們通常忽略了收發(fā)器具有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍-785～ 12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中的共模電壓超過(guò)此范圍時(shí)，會(huì)影響通信的安全性和可靠性，甚至損壞接口。

2)EMI問(wèn)題：發(fā)送控制器輸出信號(hào)中的共模部分需要返回通道。如果沒(méi)有低阻返回通道（信號(hào)地點(diǎn)），它將以輻射的方式返回源，整個(gè)總線將像一個(gè)巨大的天線一樣向外輻射電磁波。

5、由于PC機(jī)默認(rèn)只包含RS232接口，以下措施可獲得PC上位機(jī)的RS485電路：

1)PC串口RS232信號(hào)通過(guò)RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為RS485信號(hào)。對(duì)于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，最好使用防浪涌帶隔離商品。

2)通過(guò)PCI多串口卡，可直接使用輸出信號(hào)為RS485型的擴(kuò)展卡。

【三】 Modbus 通訊協(xié)議

Modbus協(xié)議是一種應(yīng)用于電子控制器的通用語(yǔ)言。通過(guò)該協(xié)議，控制器可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）和設(shè)備之間的相互通信。它已成為一個(gè)通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同制造商制造的控制系統(tǒng)可以連接到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中監(jiān)控。

該協(xié)議定義了一個(gè)控制器可以理解使用的消息結(jié)構(gòu)，描述了一個(gè)控制器要求瀏覽其他設(shè)備的過(guò)程，如何響應(yīng)其他設(shè)備的要求，以及如何檢測(cè)和記錄錯(cuò)誤。它制定了消息域模式和內(nèi)容的公共格式。

1、Modbus具有以下特點(diǎn)：

1)規(guī)范開(kāi)放，客戶可以免費(fèi)放心使用Modbus協(xié)議，無(wú)需繳納許可證費(fèi)或侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前支持Modbus的廠商有400多家，支持Modbus的產(chǎn)品有600多種。

2)Modbus可以提供多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，也可在各種介質(zhì)上傳輸，如雙絞線、光纖、無(wú)線等。

3)Modbus的幀格式簡(jiǎn)單、緊湊、易懂。用戶方便，廠家開(kāi)發(fā)方便。

2、Modbus 顯示存儲(chǔ)器的類型

1)線圈情況：輸出端口，可設(shè)置端口導(dǎo)出情況，也可讀取該位導(dǎo)出情況；

2)離散輸入狀態(tài)：輸入端口，通過(guò)外部設(shè)置改變輸入狀態(tài)，可讀但不能寫；

3)維護(hù)存儲(chǔ)器：控制器運(yùn)行中設(shè)置的一些參數(shù)，可讀可寫；

4)輸入存儲(chǔ)器：控制器運(yùn)行中從外圍設(shè)備獲得的一些參數(shù)，可讀不可寫。

3、Modbus 通信數(shù)據(jù)類型

1)單個(gè)寫入：

2)多個(gè)寫入：

3）讀?。?/span>

4、Modbus 功能碼概述

功能碼可分為位操作和字節(jié)操作，位操作的最小單位是Bit，字節(jié)操作的最小單位是兩個(gè)字節(jié)(Byte)。

(1)位操作指令:01H讀線圈、02HH離散輸入狀態(tài)02H、寫一個(gè)線圈05H、寫多個(gè)線圈0FH。

(2)字節(jié)操作指令:閱讀存儲(chǔ)存儲(chǔ)器03HH、04H讀取輸入存儲(chǔ)器、寫單個(gè)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器06H、10H寫多個(gè)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器。