RS485總線(xiàn)型通訊系統應用

1 引言

在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，隨著(zhù)分布式控制系統的發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)上的分布式控制系統中，經(jīng)常需要采用串行通訊來(lái)達到遠程信息交換的目的。目前，用于串行通訊的接口標準包括:rs-232、rs-422、rs-423和rs-485。rs-232是最早的串行接口標準，廣泛應用在短間隔、較低波特率串行通訊中。其后發(fā)展起來(lái)的rs-422、rs-485是平衡傳送的電氣標準，比起rs-232非平衡的傳送方式在電氣指標上有了大幅度的進(jìn)步。rs-485串行接口的電氣標準實(shí)際上是rs-422的變型，它屬于七層osi(open system interconnection，開(kāi)放系統互連)模型物理層的協(xié)議標準。由于性能優(yōu)異、結構簡(jiǎn)單、組網(wǎng)輕易，rs-485總線(xiàn)標準得到了越來(lái)越廣泛的應用。其互連方式如圖1所示:

下面以經(jīng)緯紡織機械股份有限公司榆次分公司開(kāi)發(fā)的f1605型轉杯紡紗機為例進(jìn)行先容。

2 rs-485總線(xiàn)型多站點(diǎn)硬件設計

f1605型轉杯紡紗機分為車(chē)頭、中段和車(chē)尾組成，中段又由若干節組成。而中段的每錠又要求單獨控制，例如:每錠要求實(shí)現半自動(dòng)接頭、探紗、單錠計長(cháng)、電子清紗等。根據此機器的特點(diǎn)采用分布式控制系統，傳送數據采用主從站的方法。圖2所示是用rs-485構成的總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )系統，采用主從方式進(jìn)行多機通訊。主機采用人機界面。每個(gè)從機擁有自己固定的地址，由主機控制完成網(wǎng)上的每一次通訊。當主機向網(wǎng)上發(fā)出某一從機的地址時(shí)，所有從機接收到該地址并與自己的地址相比較。假如相符，說(shuō)明主機在呼喚自己，應發(fā)回應答信號，表示預備好開(kāi)始接收后面的命令和數據;否則不予理睬，繼續監聽(tīng)呼喚地址。主機收到從機的應答后，則開(kāi)始一次通訊。通訊完畢，從機繼續處于監聽(tīng)狀態(tài)，等待呼喚。實(shí)際使用時(shí)，因線(xiàn)纜長(cháng)度、線(xiàn)徑、網(wǎng)絡(luò )分布、傳輸速率不同，通訊可靠性會(huì )受到影響。網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數與所選器件中rs-485芯片驅動(dòng)能力和接收器的輸進(jìn)阻抗有關(guān)?？紤]到此控制系統中網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數較多，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )超過(guò)50個(gè)節點(diǎn)，為保證通訊的可靠性和進(jìn)步通訊效率按照個(gè)器件在系統中實(shí)現的不同功能、數據流量、實(shí)時(shí)性要求把各器件分布到兩條總線(xiàn)上，而且所選器件中的rs-485芯片驅動(dòng)能力均達到255點(diǎn)，通訊速率選9.6bps，離主站最遠的節點(diǎn)不超過(guò)50m。

3 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議

為了能使具體的命令、數據在網(wǎng)絡(luò )上正確地傳輸，在數據鏈路層必須提供一定的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，保證在物理層的比特流出現錯誤時(shí)進(jìn)行檢測和校正，同時(shí)實(shí)現天生數據幀和命令幀的功能。然而，為保證數據傳輸質(zhì)量，對每個(gè)字節進(jìn)行校驗的同時(shí)，應盡量減少特征字和校驗字，而常用的數據包格式由引導碼、長(cháng)度碼、地址碼、命令碼、數據、校驗碼、尾碼組成，每個(gè)數據包長(cháng)度達20～30字節，在rs-485系統中這顯得又有些繁雜。由于modbus協(xié)議是公然的通訊協(xié)議，而且被很多的工控產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)家支持，該協(xié)議已廣泛應用于水利、水文、電力等行業(yè)設備及系統的國際標準中，因此，本系統采用modbus協(xié)議作為此控制系統的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。

在此控制中由于對plc和變頻器的通訊數據量小而且實(shí)時(shí)性要求不高，因此采用modbus ascii方式，而對單片機的數據通訊量較大且實(shí)時(shí)性要求高,因此采用modbus rtu方式。

4 結束語(yǔ)

本文著(zhù)重討論了用rs-485構成網(wǎng)絡(luò )系統的基本組網(wǎng)方法。由于rs-485具有性能優(yōu)異、組網(wǎng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，它在集中控制系統、分布式控制系統中的應用相當廣泛。由于其硬件電路已比較成熟，設計中的題目主要集中在網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和服務(wù)軟件的設計上。網(wǎng)絡(luò )協(xié)議是保證通訊暢通的關(guān)鍵，在一定程度上也影響著(zhù)網(wǎng)絡(luò )通訊的可靠性，即它必須能夠抵抗實(shí)際運作環(huán)境的干擾。另外通訊只是整個(gè)系統中的一個(gè)部分，系統還必須完成諸如數據采集和控制的功能，服務(wù)軟件要使主機和各從機協(xié)調一致地工作，盡量減小通訊對其他工作的影響。這就要求通訊占用盡量少的時(shí)間，以求達到整個(gè)系統的高效率。在通訊數據量一定的情況下，采用較高的波特率固然比較好，但高的波特率必定要降低傳輸間隔，在實(shí)際應用中必須仔細衡量。

參考文獻

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