工业总线与现场总线揭秘RS485通信与Modbus协议的无缝对话
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，但由于环境中存在大量电磁干扰，这种接口在工业现场中工作不稳定。为了解决这个问题，1979年施耐德电气提出了Modbus协议，现在很多RS485通信都采用了这个协议。在本文中，我们将探讨RS485通信和Modbus通信协议。
首先，让我们来了解一下RS232的不足之处：其信号电平较高，容易损坏芯片；共地模式传输易产生干扰且抗干扰性能差；传输距离和速率有限，只能两点之间进行通信，不支持多机联网。
针对这些缺陷，出现了如RS485等新型接口标准。RS485具有以下特点：逻辑“1”和“0”的表示方式更加安全，不易损坏芯片且与TTL兼容；速度快，可达10Mbps以上；抗干扰能力大增，并且可以实现长距离传输，最远可达1200米（但需注意速率限制）以及多机联网。
然而，在实际操作时，如果仅仅连接“A”、“B”端而忽略信号地连接，就可能面临共模干扰的问题。此外，由于PC通常只有串行端口，所以需要通过转换器或PCI卡将PC上的串行端口转换成适合的RS485信号。
接着，我们将讨论Modbus协议。这是一种通用的工业标准，可以使不同厂商生产的设备通过网络相互沟通，使得集中监控成为可能。Modbus定义了一种消息结构，用以描述访问设备的请求过程，以及如何响应来自设备的请求，并检测错误并记录。此外，它还规定了消息域格局和内容格式的一致性。
Modbus具有几个优点：它是开放标准，无需支付许可费，而且支持多种电气接口，如RS-232、RS-485，以及各种介质，如双绞线、光纤和无线等。此外，其帧格式简单，便于用户理解与厂商开发。
在Modbus中，有四类寄存器：线圈状态（输出）、离散输入状态（输入）、保持寄存器（运行时参数）及输入寄存器（从外部获得）。此外，还有单写入、多写入读取指令，以及位操作字节操作指令，以便更精细地控制设备行为。
