现场总线技术解锁RS485与Modbus通信的无缝协同
在工业控制、电力通讯和智能仪表等领域，串口通信一直是数据交换的主要方式。最初使用的是RS232接口，但由于其对环境干扰敏感性较高，导致信号传输错误的问题。为了解决这一问题，1979年施耐德电气提出了Modbus协议，现在RS485通信中广泛采用了这个协议。在本文中，我们将深入探讨RS485通信与Modbus通信协议之间的关系及其在实际应用中的作用。
首先，我们来了解一下RS485通信。这一标准是在RS232基础上发展出来的，它克服了后者的不足之处。相比于RS232，其特点包括：
逻辑“1”和“0”的表示方式更为安全，这些逻辑状态通过两线间的电压差来实现，而非直接以高低电平表示。
RS485能够提供高速数据传输速率，即最高可达10Mbps以上，并且内置有抗干扰能力强的物理结构。
传输距离远可以达到1200米左右，但仅当使用100KB/s以下的速度时才能达到最大距离。如果需要更长距离，可以考虑使用中继设备。
RS485支持总线式网络拓扑结构，可以实现多机通信，每个总线节点最多可达32个设备。
尽管如此，有些用户可能忽略了信号地（即共模）连接的问题，这可能会引发共模干扰或EMI问题。在实际操作中，应该确保所有设备都符合共模范围，并且安装防护措施以减少外部干扰。
要使PC机上的串口工作在RS485模式下，有两个常见方法：通过转换器将PC机串口从RS232转换成RS485信号；或者直接使用PCI多串口卡，该卡具备输出为RS485类型的扩展功能。
接着我们将探索Modbus通信协议。这是一种用于电子设备之间信息交互的一种通用语言，使得不同厂商生产的控制设备可以形成一个统一的人工智能网络进行集中监控。Modbus定义了一套消息格式，以及如何请求访问、回应来自其他装置以及检测并记录错误情况。此外，它还规定了消息域格局和内容格式，使得任何支持该协议的人工智能系统都能理解彼此发送的情报。
Modbus具有几个显著优点：
它是一个开放标准，无需支付许可费用，而且不涉及知识产权侵权问题。
Modbus可以适配多种不同的电气接口，如Serial ports, TCP/IP, 以太网等，并且可以跨越各种介质进行传送，如双绞线、光纤、无线等。
Modbus帧格式简洁易懂，便于用户操作，同时也便于厂商开发新产品。
最后，让我们简要概述一下Modbus寄存器及其分类以及如何读写这些寄存器。此外，还介绍了几种基本功能码，它们允许你执行诸如读取或修改硬件输入/输出状态这样的操作。