工业控制中的RS485与Modbus串行通信大师的对决
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，我们使用的是RS232接口，但由于其易受环境干扰，导致信号传输错误。1979年，施耐德电气提出了Modbus协议，为工业现场提供了一个稳定的总线解决方案。随着RS485的出现，它逐渐成为工业中广泛采用的通信标准。今天，我们将深入探讨RS485通信与Modbus通信协议之间的差异和联系。
首先，让我们回顾一下RS232接口的问题：其信号电平高达十几伏，可以损坏芯片，而且不兼容TTL电平。此外，由于共地模式传输，它容易受到干扰，并且抗干扰能力较弱。最大的限制在于传输距离和速率有限，只能实现两点间的简单通信，而不能实现多机联网。
为了解决这些问题，出现了新的接口标准，如RS485。这款新技术具备以下优点：逻辑“1”与“0”的表示方式更为安全，不易损坏芯片；能够实现高速数据传输，其物理结构采用平衡驱动器和查分接收器，可有效抵抗环境噪声；同时，它可以支持长距离传输，最远可达1200米（尽管速率会影响最大距离），并且允许通过中继来延长覆盖范围。此外，RS485还支持多机网络化操作，可以挂载32个以上设备。
然而，在实际应用中，如果忽略信号地的连接，这可能会引发共模干扰问题或EMI问题。当PC机需要与这种网络连接时，要么使用转换器将PC上的串口信号转换成适合RS485的格式，要么选择带有输出为RS485类型的PCI卡扩展卡。
接着，我们来介绍一下Modbus协议。这是一种通用的工业语言，使得不同厂商生产的控制设备能够通过网络进行沟通，无论是在以太网还是其他介质上都能工作。而且，因为它是一个开放标准，没有任何费用或知识产权风险，大约有400家公司支持超过600种产品。
Modbus具有简洁明了的地位框架，同时也很灵活，可以在不同的介质上工作，从双绞线到光纤再到无线都有可能。此外，它定义了一套消息结构，以描述访问设备请求过程、响应来自设备请求以及检测错误并记录情况，这使得用户可以轻松理解如何操作，并由此开发出自己的系统。
最后，让我们看看Modbus中的寄存器分类，以及如何进行读写操作以及功能码指令的一些基本用法。在这里，有位操作和字节操作两大类，其中每一种又进一步细分为对应类型的情境处理方法，这样就让用户可以根据具体需求灵活运用这些指令来管理他们所需的情况下的数据流动性。
