Apakah 5 protokol komunikasi industri?

5 protokol komunikasi industri: 1. Protokol Modbus, yang merupakan bahasa universal yang digunakan dalam pengawal elektronik; 2. Protokol RS-232, yang merupakan standard antara muka fizikal bersiri; asas RS232; 4. Protokol HART ialah protokol komunikasi yang digunakan antara instrumen pintar di tapak dan peralatan bilik kawalan 5. Protokol MPI ialah protokol komunikasi silang bahasa untuk menulis komputer selari.

Persekitaran pengendalian tutorial ini: sistem Windows 7, komputer Dell G3.

Protokol komunikasi industri merujuk kepada peraturan dan perjanjian yang mesti dipatuhi oleh kedua-dua pihak dalam bidang kawalan industri untuk melengkapkan komunikasi atau perkhidmatan.

5 protokol komunikasi industri: protokol komunikasi modbus, protokol komunikasi RS-232, protokol komunikasi RS-485, protokol komunikasi HART, komunikasi MPI

Protokol komunikasi Modbus

Protokol Modbus pada asalnya dibangunkan oleh Modicon Pada akhir tahun 1979, syarikat itu menjadi sebahagian daripada Jabatan Automasi Schneider Kini Modbus ialah protokol paling popular di dunia bidang perindustrian. Protokol ini menyokong peranti RS-232, RS-422, RS-485 dan Ethernet tradisional.

Oleh kerana protokol Modbus adalah terbuka dan telus sepenuhnya, dan perisian serta perkakasan yang diperlukan adalah sangat mudah, ia telah menjadi piawaian industri sejagat. Banyak peralatan industri, termasuk PLC, DCS, meter pintar, dsb., menggunakan protokol Modbus sebagai standard komunikasi antara mereka. Dengan itu, peralatan kawalan yang dihasilkan oleh pengeluar yang berbeza boleh disambungkan ke rangkaian perindustrian untuk pemantauan berpusat.

Ciri

Protokol Modbus ialah bahasa universal yang digunakan pada pengawal elektronik. Melalui protokol ini, pengawal boleh berkomunikasi antara satu sama lain, dengan pengawal dan peranti lain melalui rangkaian (seperti Ethernet). Ia telah menjadi standard industri biasa. Protokol ini mentakrifkan struktur mesej yang difahami dan digunakan oleh pengawal, tanpa mengira rangkaian yang mereka berkomunikasi.

Protokol komunikasi Modbus ialah protokol komunikasi separuh dupleks asynchronous master-slave Ia menggunakan struktur komunikasi master-slave, yang membolehkan satu stesen induk berkomunikasi dengan berbilang stesen hamba untuk komunikasi dua hala. Ia menerangkan proses pengawal meminta akses kepada peranti lain, cara membalas permintaan daripada peranti lain dan cara untuk mengesan dan mencatat ralat. Ia menetapkan format biasa untuk susun atur dan kandungan domain mesej.

Protokol Modbus termasuk ASCII, RTU dan kaedah komunikasi lain, dan tidak menyatakan lapisan fizikal. Protokol ini mentakrifkan struktur mesej yang boleh difahami dan digunakan oleh pengawal tanpa mengira rangkaian yang mereka berkomunikasi. Pengawal Modicon standard menggunakan RS232C untuk melaksanakan Modbus bersiri. Protokol ASCII dan RTU Modbus menetapkan struktur mesej, data, arahan dan kaedah tindak balas Komunikasi data menggunakan mod master-slave Stesen induk menghantar mesej permintaan data, dan stesen hamba boleh menghantar data ke stesen induk menerima mesej yang betul Untuk membalas permintaan itu, stesen induk juga boleh terus menghantar mesej untuk mengubah suai data stesen hamba untuk mencapai bacaan dan penulisan dua arah.

Apabila berkomunikasi pada rangkaian Modbus, protokol ini menentukan bahawa setiap pengawal perlu mengetahui alamat peranti mereka, mengenal pasti mesej yang dihantar mengikut alamat dan menentukan jenis apa yang akan dijana tindakan. Jika respons diperlukan, pengawal akan menjana maklumat maklum balas dan menghantarnya menggunakan protokol Modbus. Pada rangkaian lain, mesej yang mengandungi protokol Modbus ditukar kepada struktur bingkai atau paket yang digunakan pada rangkaian tersebut. Transformasi ini juga memanjangkan kaedah menyelesaikan alamat stanza, laluan penghalaan dan pengesanan ralat pada asas rangkaian tertentu.

Apabila berkomunikasi pada rangkaian, protokol Modbus menentukan bahawa setiap pengawal perlu mengetahui alamat peranti mereka, mengenal pasti mesej yang dihantar mengikut alamat dan memutuskan tindakan yang perlu diambil. Jika respons diperlukan, pengawal akan menjana balasan dan menghantarnya kepada pihak yang menyoal siasat menggunakan protokol Modbus.

Protokol Modbus memerlukan pengesahan data Selain semakan pariti, protokol bersiri menggunakan pengesahan LRC dalam mod ASCII dan pengesahan CRC 16-bit dalam mod RTU. Di samping itu, Modbus menggunakan mod induk-hamba untuk menghantar dan menerima data secara kerap Dalam penggunaan sebenar, jika stesen hamba diputuskan sambungan (seperti kegagalan atau penutupan), induk boleh mendiagnosisnya, dan apabila kerosakan diperbaiki, rangkaian. boleh disambung semula secara automatik. Oleh itu, protokol Modbus mempunyai kebolehpercayaan yang lebih baik.

Modbus dan model rujukan OSI

Kaedah komunikasi ASCII Modbus

Protokol komunikasi RS-232

RS-232 dibangunkan oleh Electronic Industry Association EIA (Electronic Industry Association ) Piawaian antara muka fizikal bersiri. RS ialah singkatan "Standard Disyorkan" dalam bahasa Inggeris, dan 232 biasanya nombor pengenalan. Antara muka RS-232 datang dalam bentuk 9-pin (DB-9) atau 25-pin (DB-25) Secara amnya, terdapat dua set antara muka RS-232 pada komputer peribadi, masing-masing dipanggil COM1 dan COM2.

Antara muka RS-232

Standard RS-232 mempunyai 25 talian isyarat dan 9 talian isyarat, termasuk saluran utama dan saluran tambahan. Dalam kebanyakan kes, saluran utama digunakan terutamanya Untuk komunikasi dupleks am, hanya beberapa talian isyarat boleh dilaksanakan, seperti talian pemancar, talian penerima dan talian tanah.

Kadar penghantaran

Kadar penghantaran data yang ditentukan oleh standard RS-232 ialah 50, 75, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400 , 4800 , 9600, 19200 kadar baud.

Terminal data sambungan komunikasi jauh

Standard RS-232 pada asalnya dibangunkan untuk peralatan komunikasi data (DCE) sambungan komunikasi jauh (DTE). Oleh itu, penggubalan piawaian ini tidak mengambil kira keperluan aplikasi sistem komputer. Tetapi kini ia digunakan secara meluas sebagai standard sambungan hampir akhir antara komputer (lebih tepat, antara muka komputer) dan terminal atau persisian. Jelas sekali, beberapa peruntukan piawaian ini tidak konsisten atau bercanggah dengan sistem komputer. Dengan pemahaman latar belakang ini, tidak sukar untuk memahami mengapa standard RS-232C tidak serasi dengan komputer.

Kelemahan RS-232:

(1) Tahap isyarat antara muka agak tinggi, yang mudah merosakkan cip litar antara muka, dan tidak serasi dengan tahap TTL Oleh itu, litar penukaran tahap diperlukan untuk menyambung ke litar TTL.

(2) Kadar penghantaran adalah rendah Semasa penghantaran tak segerak, kadar baud ialah ≤20Kbps.

(3) Antara muka menggunakan talian isyarat dan talian balik isyarat untuk membentuk bentuk penghantaran tanah biasa jenis ini terdedah kepada gangguan mod biasa, jadi imunitinya terhadap gangguan bunyi adalah lemah.

(4) Jarak penghantaran adalah terhad, dan standard jarak penghantaran maksimum ialah 50 kaki (sebenar ≤ 15 meter).

Protokol Komunikasi RS-485

Standard RS-485 dibangunkan berdasarkan RS232, menambah berbilang titik, dua hala keupayaan komunikasi, yang membolehkan berbilang pemancar disambungkan ke bas yang sama, sambil meningkatkan keupayaan pemacu dan ciri perlindungan konflik pemancar, mengembangkan julat mod biasa bas, dan kemudiannya dinamakan standard TIA/EIA-485-A .

Ciri-ciri elektrik RS-485:

Logik "1" dinyatakan oleh perbezaan voltan antara dua talian sebagai (2-6) V; logik "1" 0" dinyatakan oleh perbezaan voltan antara dua talian ialah - (2-6) V. Tahap isyarat antara muka adalah lebih rendah daripada RS-232, yang menjadikannya kurang berkemungkinan merosakkan cip litar antara muka Selain itu, tahap itu serasi dengan tahap TTL dan boleh disambungkan dengan mudah ke litar TTL.

Kadar penghantaran:

Kadar penghantaran data maksimum RS-485 ialah 10Mbps

Antara muka RS-485:

Ia menggunakan gabungan pemacu seimbang dan penerima pembezaan, yang telah meningkatkan keupayaan gangguan mod anti-biasa, iaitu, gangguan anti-bunyi yang baik.

Kadar Baud:

1200bps, 2400bps, 4800bps, 9600bps, 19200bps, 38400bps, 1200bps, 2400bps, 4800bps, 9600bps, 19200bps, 38400bps, 125bps, 125K🜜 antara muka

Antara muka RS485: tak segerak, separuh dupleks, bersiri

Kelemahan:

Dalam banyak kes, menyambungkan RS -485 pautan komunikasi hanya menggunakan sepasang pasangan terpiuh untuk menyambungkan hujung "A" dan "B" setiap antara muka. Sambungan ke tanah isyarat diabaikan Kaedah sambungan ini boleh berfungsi secara normal dalam banyak situasi, tetapi ia menyembunyikan bahaya besar gangguan mod biasa: antara muka RS-485 menggunakan kaedah penghantaran isyarat berbeza dan tidak memerlukan relatif Untuk mengesan. isyarat pada titik rujukan tertentu, sistem hanya perlu mengesan beza potensi antara dua talian. Tetapi orang sering mengabaikan bahawa transceiver mempunyai julat voltan mod biasa tertentu Julat voltan mod biasa transceiver RS-485 ialah -7~12V Hanya apabila syarat di atas dipenuhi, keseluruhan rangkaian boleh berfungsi dengan normal. Apabila voltan mod biasa dalam talian rangkaian melebihi julat ini, ia akan menjejaskan kestabilan dan kebolehpercayaan komunikasi, malah merosakkan antara muka.

Protokol HART

HART (HighwayAddressable Remote Transducer), protokol komunikasi terbuka untuk saluran kelajuan tinggi sensor jauh boleh alamat, ialah komunikasi terbuka protokol yang dibangunkan oleh syarikat ROSEMOUNT Amerika Satu protokol komunikasi yang diperkenalkan pada tahun 1985 untuk kegunaan antara instrumen pintar medan dan peralatan bilik kawalan. Peranti HART menyediakan komunikasi dengan lebar jalur yang agak rendah dan masa tindak balas yang sederhana Selepas lebih daripada 10 tahun pembangunan, teknologi HART telah menjadi sangat matang di luar negara dan telah menjadi piawaian industri untuk instrumen pintar global.

Protokol HART menggunakan isyarat kekunci anjakan frekuensi FSK berdasarkan piawaian Bell202, menindih isyarat digital audio dengan amplitud 0.5mA pada isyarat analog 4-20mA frekuensi rendah untuk komunikasi digital dua hala, dengan data kadar penghantaran 1.2Mbps. Oleh kerana nilai purata isyarat FSK ialah 0, ia tidak menjejaskan saiz isyarat analog yang dihantar ke sistem kawalan, memastikan keserasian dengan sistem analog sedia ada. Dalam komunikasi protokol HART pembolehubah utama dan maklumat kawalan dihantar oleh 4-20mA Jika perlu, pengukuran tambahan, parameter proses, konfigurasi peranti, penentukuran dan maklumat diagnostik diakses melalui protokol HART.

Model komunikasi:

Protokol komunikasi MPI

MPI ialah protokol komunikasi silang bahasa yang digunakan untuk menulis komputer selari. Menyokong titik-ke-titik dan siaran. Matlamat MPI adalah prestasi tinggi, skala besar dan mudah alih. MPI kekal sebagai model utama untuk pengkomputeran berprestasi tinggi hari ini.

Protokol MPI, nama penuh bahasa Inggerisnya ialah MulTI-point-Interface. Protokol induk/induk atau protokol induk/hamba boleh dikonfigurasikan antara PLC. Cara beroperasi bergantung pada jenis peranti: Jika stesen kawalan semuanya PLC siri s7-300/400, maka wujudkan hubungan sambungan induk/induk Oleh kerana protokol MPI menyokong komunikasi berbilang induk, semua CPU s7-300 boleh dikonfigurasikan sebagai induk rangkaian, pertukaran data antara PLC boleh direalisasikan melalui protokol induk/induk. Jika sesetengah stesen kawalan adalah PLC siri s7-200, hubungan sambungan induk/hamba boleh diwujudkan Oleh kerana CPU s7-200 adalah stesen hamba, pengguna boleh merealisasikan operasi membaca dan menulis data CPU s7-300 pada. CPU s7200 melalui arahan rangkaian.

Untuk lebih banyak pengetahuan berkaitan, sila lawati ruangan Soalan Lazim!

Atas ialah kandungan terperinci Apakah 5 protokol komunikasi industri?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!