现场总线大师揭秘RS485与Modbus的通信奥秘
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Modbus协议，因此我们今天将深入探讨RS485通信与Modbus通信协议。
首先，我们需要了解RS232的不足之处：1) 接口信号电平值过高，容易损坏芯片；2) 共地模式传输易产生干扰且抗干扰性能弱；3) 传输距离和速率有限，只能两点之间进行通信，不适合多机联网。
针对这些问题，出现了RS485等新的接口标准。RS485具有以下优点：1) 逻辑“1”以两线间的电压差表示，与TTL兼容；2) 数据传输速度快，可达10Mbps以上；3) 传输距离远可达到1200米，但需谨慎选择适当的速率以确保最佳距离；4) 支持总线上多机通信，可以挂载32个设备及以上。
然而，在实际应用中，由于忽视了信号地连接的问题，如共模干扰和EMI问题，这可能会影响网络稳定性甚至造成接口损坏。在PC机上实现RS485电路时，可以通过转换器或PCI多串口卡来解决这一问题。
接着，我们来介绍Modbus协议，它是一种通用的工业标准化语言，使得不同厂商生产的控制设备能够互联并进行集中监控。Modbus定义了一种消息结构，并规定了请求访问设备、响应来自设备以及检测错误并记录的一系列过程。这一规范使得用户可以免费使用，而不用担心知识产权侵犯，同时支持超过400家厂家的产品和600余种产品。
Modbus还支持多种电气接口，如RS-232、RS-485，以及各种介质如双绞线、光纤、无线等。此外，其帧格式简单，便于用户理解和操作，对于厂商而言也相对简单开发。
在探索更深层次时，我们还需要了解到四类寄存器及其作用，以及单写入命令、二写入命令、三读取命令以及功能码分类，其中包括位操作指令与字节操作指令，以便更好地掌握如何利用这些功能来实现具体任务需求。
总结来说，在工业控制系统中，选择合适的现场总线对于提高系统效率至关重要。而常用的现场总线五大代表——即USB, CAN, Ethernet, Profibus, 以及 RS-422/485 ——每一项都有其独特之处和应用场景。本文揭秘了其中两个关键技术—— RS-422/485 与 Modbus 协议 ——它们不仅为现代工业自动化提供基础设施，也为我们的日常生活带来了便利。