5種工業(yè)通訊協(xié)議：1、Modbus協(xié)議，是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言；2、RS-232協(xié)議，是一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)；3、RS-485協(xié)議，是在RS232的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的；4、HART協(xié)議，是一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議；5、MPI協(xié)議，是一個(gè)跨語(yǔ)言的通訊協(xié)議，用于編寫(xiě)并行計(jì)算機(jī)。

php入門到就業(yè)線上直播課：進(jìn)入學(xué)習(xí)
API 文檔、設(shè)計(jì)、調(diào)試、自動(dòng)化測(cè)試一體化協(xié)作工具：點(diǎn)擊使用

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、Dell G3電腦。

工業(yè)通信協(xié)議是指工業(yè)控制領(lǐng)域的雙方實(shí)體完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。

5種工業(yè)通訊協(xié)議：modbus通訊協(xié)議 、RS-232通訊協(xié)議、RS-485通訊協(xié)議 、HART通訊協(xié)議、MPI通信

Modbus通訊協(xié)議

Modbus協(xié)議最初由Modicon公司開(kāi)發(fā)出來(lái)，在1979年末該公司成為施耐德自動(dòng)化部門的一部分，現(xiàn)在Modbus已經(jīng)是工業(yè)領(lǐng)域全球最流行的協(xié)議。此協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)設(shè)備。

由于modbus協(xié)議是完全公開(kāi)透明的，所需的軟硬件又非常簡(jiǎn)單，這就使它成為了一種通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。許多工業(yè)設(shè)備，包括PLC，DCS，智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為他們之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。

特點(diǎn)

　　Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。

　　modbus通訊協(xié)議是一種主從式異步半雙工通信協(xié)議，采用主從式通訊結(jié)構(gòu)，可以使一個(gè)主站對(duì)應(yīng)多個(gè)從站進(jìn)行雙向通信。它描述了一控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程，如何回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。

　　Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU等通訊方式，并沒(méi)有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認(rèn)識(shí)和使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。標(biāo)準(zhǔn)的Modicon控制器使用RS232C實(shí)現(xiàn)串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和就答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用主-從方式，主站發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息，從站接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主站以響應(yīng)請(qǐng)求；主站也可以直接發(fā)消息修改從站的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫(xiě)。

　　當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。

　　當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，Modbus協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成應(yīng)答并使用Modbus協(xié)議發(fā)送給詢問(wèn)方。

　　Modbus協(xié)議需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，串行協(xié)議中除有奇偶校驗(yàn)外，ASCII模式采用LRC校驗(yàn)，RTU模式采用16位CRC校驗(yàn)。另外，Modbus采用主從方式定時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，在實(shí)際使用中如果某從站點(diǎn)斷開(kāi)后（如故障或關(guān)機(jī)），主端可以診斷出來(lái)，而當(dāng)故障修復(fù)后，網(wǎng)絡(luò)又可自動(dòng)接通。因此，Modbus協(xié)議的可靠性較好。

Modbus與OSI參考模型

Modbus之ASCII通訊方式

RS-232通訊協(xié)議

RS-232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（ElectronicIndustry AssociaTIon）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)通常。RS-232 接口以9個(gè)引腳 （DB-9） 或是25個(gè)引腳（DB-25） 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2 。

RS-232接口

　　RS-232標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線和9條信號(hào)線兩種，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。

傳輸速率

　　RS-232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特率。

遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端

　　RS-232標(biāo)準(zhǔn)最初是遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）而制定的。因此這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并未考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來(lái)用于計(jì)算機(jī)（更準(zhǔn)確的說(shuō)，是計(jì)算機(jī)接口）與終端或外設(shè)之間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。顯然，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定及和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對(duì)這種背景的了解，我們對(duì)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算機(jī)不兼容的地方就不難理解了。

RS-232缺點(diǎn) ：

　?。?）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。

　?。?）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率≤20Kbps。

　?。?）接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

　?。?）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺（實(shí)際≤15米）。

RS-485通訊協(xié)議

RS-485標(biāo)準(zhǔn)是在RS232的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。

RS-485的電氣特性：

　　邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

傳播速率：

　　RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps

RS-485接口：

　　是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。

波特率：

　　1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K

通信接口方式：

　　RS485接口：異步，半雙工，串行

缺點(diǎn)：

　　很多情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患共模干擾問(wèn)題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。

HART協(xié)議

HART（HighwayAddressable Remote Transducer），可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國(guó)ROSEMOUNT公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。 HART裝置提供具有相對(duì)低的帶寬，適度響應(yīng)時(shí)間的通信，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號(hào)，在低頻的4-20mA模擬信號(hào)上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號(hào)的平均值為0，不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號(hào)的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，另外的測(cè)量、過(guò)程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過(guò)HART協(xié)議訪問(wèn)。

通信模型：

MPI通訊協(xié)議

MPI是一個(gè)跨語(yǔ)言的通訊協(xié)議，用于編寫(xiě)并行計(jì)算機(jī)。支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和廣播。MPI的目標(biāo)是高性能，大規(guī)模性，和可移植性。MPI在今天仍為高性能計(jì)算的主要模型。

MPI協(xié)議，其英文全名為MulTI-point-Interface。在PLC之間可組態(tài)為主／主協(xié)議或主／從協(xié)議．如何操作依賴于設(shè)備類型：如果控制站都是s7—300／400系列PLC，那么就建立主／主連接關(guān)系，因?yàn)镸PI協(xié)議支持多主站通訊，所有的s7—300 CPU都可配置為網(wǎng)絡(luò)主站，通過(guò)主／主協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換。如果某些控制站是s7—200系列PLC，則可以建立主／從連接關(guān)系，因?yàn)閟7—200 CPU是從站，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)指令實(shí)現(xiàn)s7—300 CPU對(duì)s7200 CPU的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作。