串行Modbus通讯

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串行Modbus通讯从plc发明之初一直用到现在，不论是因为其简单易用还是工业现场技术更新“比较慢”，都不能不看到现场总线的快速发展。
如果也要给现场总线划分一个年代的话，我觉得可以简单的分成三代。
第一代就是以Modbus为代表的串行通讯协议，除了Modbus之外，还有西门子的MPI，罗克韦尔（AB）的DF1，DH-485，TE的unitelway等这些串行主从式通讯总线，硬件基本都是基于RS-232/422/485。
第二代是Modbus Plus，Profibus DP/PA，ControlNet，DeviceNet等仍然是基于RS485的硬件基础，但为了满足工业通讯的确定时延要求开发的令牌总线网。同是还有ASI，CanOpen等现场总线。
第三代就是延续这些应用层协议（TCP-Modbus，ProfiNet，Ethernet/IP等）的工业以太网了，当然这个时代也出现无线通讯作为有限链接的补充。
现场总线的使用都要涉及至少两个方面：通讯总线硬件的连接和通讯服务（软件）的配置及调用，这也是各类总线最大的不同支持。
基于RS485的各种总线，在现场经常会碰到终端电阻匹配等问题，这里以Profibus DP为例介绍一下。Modbus Plus也是类似的做法。
一般说法：在通讯中终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射。在通信过程中，有两种原因因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。
由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻（也叫上/下拉电阻）和/或终端电阻的方法。
　　一个正规的RS-485网络（比如MPI，DP）应使用终端电阻和偏置电阻。在网络连接线非常短、临时或实验室测试时也可以不使用终端和偏置电阻。
　　终端电阻：在线型网络两端（相距最远的两个通信端口上），并联在一对通信线上的电阻。根据传输线理论，终端电阻可以吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。两个终端电阻并联后的值应当基本等于传输线在通信频率上的特性阻抗。
　　偏置电阻：偏置电阻用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证“0”、“1”信号的可靠性。
　　西门子的PROFIBUS网络连接器已经内置了终端和偏置电阻，通过一个开关方便地接通或断开。网络终端的插头，其终端电阻开关必须放在“ON”的位置；中间站点的插头其终端电阻开关应放在“OFF”位置。
　　终端和偏置电阻的值完全符合西门子通信端口和PROFIBUS电缆的要求。
　　合上网络中网络插头的终端电阻开关，可以非常方便地切断插头后面的部分网络的信号传输。
　　与其他设备通信时（采用PROFIBUS电缆），对方的通信端口可能不是D-SUB9针型的，或者引脚定义完全不同。如西门子的MM4x0变频器，RS-485通信口采用端子接线形式，这种情况下需要另外连接终端电阻，西门子可以提供一个比较规整的外接电阻。对于其他设备，可以参照《S7-200系统手册》上的技术数据制作。
　　西门子网络插头中的终端电阻、偏置电阻的大小与西门子PROFIBUS电缆的特性阻抗相匹配，强烈建议用户配套使用西门子的PROFIBUS电缆和网络插头。可以避免许多麻烦，但在现场碰到问题是，也不要迷信原装产品，可以根据情况调整。