现场总线控制系统解锁RS485与Modbus通信的秘密
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通信广泛应用于工业现场，其中多数场合采用Modbus协议进行通信。因此，我们将探讨RS485通信与Modbus通信协议。
首先要了解的是，RS485之前就有了RS232，它虽然早期但也有不足之处：1) 信号电平过高，不兼容TTL电平且容易损坏芯片；2) 使用共地模式易受干扰且抗干扰性能差；3) 传输距离和速率有限，只能实现两点之间的点对点通信而无法实现多机联网。
针对这些缺陷，出现了如RS485这样的新接口标准。它具有以下特点：1) 逻辑“1”以两线间的电压差表示，与TTL兼容且不会损坏芯片；2) 数据传输速度快，可达10Mbps以上，并具备良好的抗干扰能力；3) 传输距离可达到1200米，但速率与距离成反比，可以通过中继来增加传输距离；4) 可以实现总线式网络结构，上下行可以挂载32个设备或更高。
然而，在实际操作中，如果只简单地连接“A”、“B”端，而忽略信号地，这种做法可能会引入共模干扰问题和EMI问题。当PC机上需要使用RS485时，可以通过转换器将PC上的串口信号转换为适用的形式，对于复杂环境最好选择防浪涌带隔离的产品，或直接安装PCI多串口卡输出类型为RS485的扩展卡。
至于Modbus通信协议，它是一种通用语言，使得不同厂商生产的控制设备能够相互连接并形成工业网络，以便集中监控。此协议定义了一种消息结构，以及请求访问设备、回应来自设备请求以及检测错误并记录等过程。它提供了一个公共格式用于消息域格局和内容描述。此外，由于其开放性质，无需支付许可证费，更无侵犯知识产权的问题，有超过400家厂商支持此协议，有超过600种产品支持使用该标准。
在理解Modbus寄存器及其分类（包括线圈状态、离散输入状态、保持寄存器和输入寄存器）之后，还需要掌握单写入、多写入读取指令，以及位操作和字节操作中的功能码，如读写线圈状态及保存寄存器等指令。在实际应用中，正确配置这些指令对于确保数据准确无误是非常重要的。
综上所述，不同的地方业界都在不断寻求更优化、高效率的地方法论，比如通过结合最新技术改善现有的系统，以提高整体运行效率，同时降低维护成本。这不仅促进了技术创新，也推动着整个行业向前发展。
