现场总线技术大师揭秘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通信协议的奥秘。
首先，让我们来看看RS485通信，它实际上是在RS232之前出现的，但是也存在一些不足之处。例如，RS232接口信号电平值较高，对接口芯片有损坏风险，并且不兼容TTL电平。此外，由于共地模式传输易产生干扰，其抗干扰性能弱，同时传输距离和速率都有限，只能实现两点之间的通信，不适合多机联网。
针对这些缺陷，出现了新的接口标准，如RS485，它具有以下优点：逻辑“1”和“0”的表示方式更加安全；支持更快的数据传输速度（最高可达10Mbps）并且抗干扰能力增强；能够实现远距离传输（最大1200米），但需要注意速率与距离之间的关系，以及可以通过网络实现多机间的通信。
然而，在实际应用中，如果忽略信号地连接，就可能面临共模干扰和EMI问题。这意味着即使在很多情况下简单地用一对双绞线连接A端到B端，这种做法可能会导致正常工作，但这也是一个潜在隐患。而要解决这个问题，可以通过转换电路或PCI多串口卡来完成PC机上位机的转换。
接着，我们将介绍Modbus通信协议，这是一种用于电子设备间通讯的一种语言，使得不同厂商生产的大量控制设备能够相互联结，从而进行集中监控。它定义了一套消息结构，以请求访问设备、回应来自设备请求以及检测错误为基础。此外，它还规定了消息域格局和内容格式，使得用户可以轻松理解并使用此标准，而不会侵犯知识产权或支付许可证费。
Modbus具有几个显著特点：开放性质，无需支付费用；支持多种物理介质如双绞线、光纤等；以及帧格式简单易懂，为用户提供了极大的便利性。但是，对于初学者来说，还需要了解寄存器类型及其作用，以及如何进行单个写入、多个写入及读取操作。此外，还需要了解功能码及其分为位操作与字节操作两大类，以便正确执行相关指令。
总结来说，工业控制领域中的现场总线技术至关重要，其中RS485与Modbus作为两大常见技术，有助于提升系统效率并减少成本。在选择时，要考虑到具体应用场景，并确保系统稳定性，以免因忽视细节而引发故障。这篇文章旨在揭示这些技术背后的精髓，为寻求更好解决方案的人士提供宝贵信息。
