Op gebieden zoals industriële besturing, energiecommunicatie en slimme instrumenten wordt seriële communicatie meestal gebruikt voor gegevensuitwisseling. De aanvankelijk gebruikte methode was de RS232 interface. Door de complexiteit van de industriële omgeving zullen verschillende elektrische apparaten veel elektromagnetische interferentie in de omgeving veroorzaken, wat zal leiden tot fouten in de signaaloverdracht.
In 1979 ontwikkelde Schneider Electric een busprotocol Modbus voor industriële toepassingen. Tegenwoordig gebruiken veel RS485-communicatiesituaties in de industrie het Modbus-protocol, dus vandaag leren we meer over RS485-communicatie en het Modbus-communicatieprotocol.
1. Inleiding tot RS485
In industriële besturingssituaties wordt de RS485 bus veel gebruikt vanwege de eenvoudige interface, het handige netwerk en de lange transmissieafstand.
RS485 en RS232 zijn beide communicatie-interfaces gebaseerd op seriële poorten. De handelingen voor het verzenden en ontvangen van gegevens zijn hetzelfde, dus gebruiken ze dezelfde onderliggende driver van WinCE. Hun communicatiemodi zijn echter zeer verschillend in praktische toepassingen. De RS485 interface is een half-duplex datacommunicatiemodus, terwijl de RS232 interface een full-duplex datacommunicatiemodus is. Het verzenden en ontvangen van gegevens kan niet tegelijkertijd plaatsvinden. Om ervoor te zorgen dat er geen conflict optreedt bij het verzenden en ontvangen van gegevens. De hardware is geïmplementeerd door middel van richtingsschakeling en daarom vereist de software ook dat de verzend- en ontvangstprocessen strikt gescheiden zijn.
Het half-duplex netwerk dat bestaat uit de RS485 interface is over het algemeen een tweedraads systeem (vroeger was er een vierdraads verbindingsmethode, waarmee alleen point-to-point communicatie mogelijk was, maar die wordt nu nog maar zelden gebruikt), en maakt meestal gebruik van afgeschermde twisted pair transmissie. Deze bedradingsmethode is een bustopologie en er kunnen tot 32 knooppunten op dezelfde bus worden aangesloten. In het RS485 communicatienetwerk wordt meestal de master-slave communicatiemethode gebruikt, dat wil zeggen dat één host meerdere slaves heeft.
Kenmerken van RS485:
1.Electrical characteristics of RS485: Logic “0” is represented by the voltage difference between the two lines being (2-6) V; logic “1” is represented by the voltage difference between the two lines being – (2-6) V. The interface signal level is lower than that of RS232, which makes it less likely to damage the chip of the interface circuit. Moreover, the level is compatible with the TTL level and can be easily connected to the TTL circuit.
2. The maximum data transmission rate of RS485 is 10Mbps.
3. The RS485 interface uses a combination of a balanced driver and a differential receiver, which has enhanced anti-common mode interference capabilities, that is, good anti-noise interference.
4. The standard maximum transmission distance of the RS485 interface is 4000 feet (about 1219 meters), which can actually be up to 3000 feet. In addition, the RS232 interface only allows one transceiver to be connected to the bus, which is a single station capability. The RS485 interface allows up to 128 transceivers to be connected to the bus. That is, it has multi-station capability, so users can easily establish a device network using a single RS485 interface.
2. Inleiding tot MODBUS
Modbus werd in 1979 uitgevonden door Modicon (nu een merk van Schneider Electric) en is 's werelds eerste busprotocol dat echt wordt gebruikt in industriële omgevingen.
Het ModBus-netwerk is een industrieel communicatiesysteem dat bestaat uit een programmeerbare controller met een intelligente terminal en een computer die verbonden zijn via openbare lijnen of lokale specifieke lijnen. De systeemstructuur omvat zowel hardware als software. Het kan worden toegepast op verschillende toepassingen voor gegevensverzameling en procesbewaking.
ModBus-functies:
1.Standard and open, users can use the Modbus protocol for free and with confidence, without paying license fees and without infringement of intellectual property rights. Currently, there are more than 400 manufacturers supporting Modbus and more than 600 products supporting Modbus.
2. Modbus can support a variety of electrical interfaces, such as RS-232, RS-485, etc., and can also transmit on various media, such as twisted pair, optical fiber, wireless, etc.
3. The frame format of Modbus is simple, compact, and easy to understand. It is easy for users to use and easy for manufacturers to develop.
MODBUS-communicatietransmissiemethode:
The communication transmission is divided into independent information headers and encoded data sent. The following communication transmission method definitions are also compatible with the MODBUS RTU communication protocol:
Oorspronkelijke structuur = ≥ 4 bytes tijd
Adrescode = 1 byte
Functiecode = 1 byte
Gegevensgebied = N bytes
Foutcontrole = 16-bits CRC-code
eindstructuur = ≥ 4 bytes tijd
Adrescode: De adrescode is de eerste byte die wordt verzonden door de communicatie. Deze byte geeft aan dat de slave met de door de gebruiker ingestelde adrescode de door de master verzonden informatie zal ontvangen. Elke slave heeft een unieke adrescode en de responsfeedback begint met zijn eigen adrescode. De adrescode die door de master wordt verzonden, geeft het slave-adres aan waarnaar moet worden verzonden en de adrescode die door de slave wordt verzonden, geeft het slave-adres aan dat wordt teruggestuurd.
Functiecode: de tweede byte die door de communicatie wordt verzonden. Het ModBus-communicatieprotocol definieert functienummers van 1 tot 127. Dit instrument gebruikt slechts een deel van de functiecodes. De functiecode, verzonden als host-aanvraag, wordt gebruikt om de slave te vertellen welke actie moet worden uitgevoerd. Als slave-antwoord is de door de slave verzonden functiecode dezelfde als de door de master verzonden functiecode en geeft aan dat de slave de master om een actie heeft gevraagd. Als de hoogste bit van de functiecode die door de slave is verzonden 1 is (de functiecode is bijvoorbeeld groter dan 127), betekent dit dat de slave niet reageert op de handeling of dat er een verzendfout is.
Gegevensgebied: Het gegevensgebied verschilt naargelang de verschillende functiecodes. Het gegevensgebied kan een werkelijke waarde, een instelpunt of een adres zijn dat van de master naar de slave of van de slave naar de master wordt verzonden.
CRC-code: een foutdetectiecode van twee bytes.
3. Het verschil tussen RS485 en MODBUS
RS485 is een fysieke interface, eenvoudig gezegd, het is hardware.
MODBUS is een internationaal standaard communicatieprotocol dat wordt gebruikt voor het uitwisselen van gegevens tussen apparaten van verschillende fabrikanten (over het algemeen voor industriële doeleinden); het zogenaamde protocol kan ook worden opgevat als de "taal" die iemand hierboven noemde, of gewoon als software.
Over het algemeen verzenden twee apparaten gegevens via het MODBUS-protocol:
RS232C werd eerst gebruikt als de hardware-interface (dat is de seriële communicatiepoort (seriële poort) op een gewone computer); RS422 wordt ook gebruikt, en er is ook het veelgebruikte RS485. Deze interface heeft een lange transmissieafstand en wordt vaak gebruikt op algemene industriële locaties.
Het MODBUS-protocol is onderverdeeld in drie modi: MODBUS RTU, MODBUS ASCII en het later ontwikkelde MODBUS TCP: de fysieke hardware-interfaces die door de eerste twee (MODBUS RTU, MODBUS ASCII) worden gebruikt, zijn seriële communicatiepoorten (RS232, RS422, RS485 ).
MODBUS TCP is ontworpen om te voldoen aan de ontwikkelingstrend van de wereld van vandaag. Alles kan worden aangesloten via Ethernet of internet om gegevens te verzenden. In de MODBUS TCP-modus is de hardware-interface van deze modus dus de Ethernet-poort, de netwerkpoort die vaak wordt gebruikt op onze computers.