第9章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

1、華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:072本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述1 現(xiàn)場(chǎng)總線舉例現(xiàn)場(chǎng)總線舉例MODBUS3 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介2測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0739.1 9.1 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)v 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的知識(shí)點(diǎn)：1. 定義2. 發(fā)展過(guò)程3. 發(fā)展趨勢(shì)4. 優(yōu)點(diǎn)5. 歸屬范疇6. 現(xiàn)場(chǎng)總線與ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)模型7. 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)

2、場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0749.1.1 9.1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（1 1）定義）定義v（1）現(xiàn)場(chǎng)總線）現(xiàn)場(chǎng)總線(Field Bus)的定義的定義 “現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)” 現(xiàn)場(chǎng)總線以串行通信方式取代傳統(tǒng)的420mA的模擬信號(hào)，一條現(xiàn)場(chǎng)總線可為眾多的可尋址現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可尋址現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接，支持底層的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與高層的系統(tǒng)利用公用傳輸介質(zhì)交換信息。v現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的核心核心是其是其通信協(xié)議通信協(xié)議FF的定義基本基本概念概念測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第

3、九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0759.1.2 9.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（2 2）發(fā)展過(guò)程）發(fā)展過(guò)程發(fā)展發(fā)展過(guò)程過(guò)程從人類(lèi)語(yǔ)言文字的發(fā)展過(guò)程來(lái)看現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展過(guò)程從人類(lèi)語(yǔ)言文字的發(fā)展過(guò)程來(lái)看現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展過(guò)程人類(lèi)的進(jìn)化人類(lèi)的進(jìn)化人類(lèi)語(yǔ)言發(fā)展人類(lèi)語(yǔ)言發(fā)展儀表的進(jìn)化儀表的進(jìn)化儀表語(yǔ)言發(fā)展儀表語(yǔ)言發(fā)展1猿猿無(wú)語(yǔ)言無(wú)語(yǔ)言早期儀表早期儀表無(wú)連接無(wú)連接2類(lèi)人猿類(lèi)人猿原始語(yǔ)言原始語(yǔ)言電氣儀表電氣儀表開(kāi)關(guān)邏輯連接開(kāi)關(guān)邏輯連接3古人類(lèi)古人類(lèi)象形文字象形文字電子儀表電子儀表模擬通信模擬通信4人類(lèi)人類(lèi)豐富的各族語(yǔ)言共豐富的各族語(yǔ)言共存存微機(jī)化儀表微機(jī)化儀表數(shù)字通信，現(xiàn)場(chǎng)總數(shù)字通信，現(xiàn)場(chǎng)總線多

4、種事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)共線多種事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)共存存5現(xiàn)代人類(lèi)現(xiàn)代人類(lèi)某些語(yǔ)言文字消亡，某些語(yǔ)言文字消亡，形成幾種主流的語(yǔ)形成幾種主流的語(yǔ)言，雖提出世界語(yǔ)言，雖提出世界語(yǔ)的需求但難以實(shí)現(xiàn)。的需求但難以實(shí)現(xiàn)。智能儀表智能儀表現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)成現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)成立，試圖統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)立，試圖統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)總線，但最終還是總線，但最終還是通過(guò)了多種標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)了多種標(biāo)準(zhǔn)（2 2）現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展過(guò)程）現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展過(guò)程測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:076v 現(xiàn)狀：現(xiàn)場(chǎng)總線未能形成一種統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 主要有兩方面原因： 一是技術(shù)方面的原因，由于現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制的通信網(wǎng)絡(luò)，涉及到許多底層設(shè)備的不

5、同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和用戶習(xí)慣的繼承，以及不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)互連的協(xié)議制定； 另一方面是商業(yè)利益，各廠家都希望自己的技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)中占有更大份額，以便使國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)給自己帶來(lái)更大利益，互不相讓?zhuān)瑢?dǎo)致了目前多種現(xiàn)場(chǎng)總線共存的局面。9.1.2 9.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（2 2）發(fā)展過(guò)程續(xù)）發(fā)展過(guò)程續(xù)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0779.1.2 9.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（2 2）發(fā)展過(guò)程續(xù)）發(fā)展過(guò)程續(xù)v現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)大事記現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)大事記20世紀(jì)70年代：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)萌芽20世紀(jì)80年代：現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始發(fā)展20世紀(jì)90年代初：形成幾種較有影響的標(biāo)準(zhǔn)199

6、4-1995年：現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)成立2000.1.4：IEC TC65通過(guò)IEC61158決議，規(guī)定了8種現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)又由其他標(biāo)準(zhǔn)化組織通過(guò)了3種現(xiàn)場(chǎng)總線*IEC:國(guó)際電工委員會(huì) International Electro-techincal commission*FF:Fieldbus Foundation測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0789.1.2 9.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（2 2）發(fā)展過(guò)程續(xù)）發(fā)展過(guò)程續(xù)國(guó)際國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線總線標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IEC61158決議 （最新版2007年發(fā)布，共有20種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)）類(lèi)型1 FF

7、H1FF基金會(huì)低速總線類(lèi)型2Control Net 美國(guó)Rockwell公司 類(lèi)型3Profibus 德國(guó)西門(mén)子公司 類(lèi)型4P-Net 丹麥Process Data 類(lèi)型5FF HSE FF基金會(huì)高速總線類(lèi)型6Swift Net 美國(guó)波音公司 類(lèi)型7World FIP 法國(guó)Alston公司 類(lèi)型8Interbus 德國(guó)Phoenix contact公司 IEC62026-1決議 類(lèi)型9SDS 智能分布系統(tǒng) 類(lèi)型10ASI執(zhí)行器傳感器接口 類(lèi)型11Device Net 設(shè)備網(wǎng)絡(luò) ISO11898決議 類(lèi)型12CAN 德國(guó)Bosch公司 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總

8、線技術(shù)18:0799.1.2 9.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（2 2）發(fā)展過(guò)程續(xù)）發(fā)展過(guò)程續(xù)12種種國(guó)際國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線總線標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)v另外一種不得不說(shuō)一下的現(xiàn)場(chǎng)總線：另外一種不得不說(shuō)一下的現(xiàn)場(chǎng)總線： HART總線總線vHART總線是模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線之間的一種過(guò)渡性協(xié)議vHART總線通過(guò)在420mA信號(hào)上疊加交流載波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字通信，從而能在保證傳統(tǒng)模擬信號(hào)兼容的基礎(chǔ)上，具有現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)。vHART總線還將在較長(zhǎng)的時(shí)間廣泛的存在測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07109.1.3 9.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（3 3）發(fā)展趨勢(shì)）發(fā)展趨勢(shì)

9、發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì)v（3 3）現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)）現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì) 與以太網(wǎng)的融合與以太網(wǎng)的融合目前許多廠商已經(jīng)開(kāi)始將現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議與EthernetTCPIP協(xié)議進(jìn)行整合。包括：1、Control Net、Device Net和 EthernetIP 聯(lián)合推出CIP(Control and Information Protoco1)；2、Foundation Field bus推出HSE HighSpeed Ethernet)；3、Profibus推出ProfiNetv 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò) 供電問(wèn)題供電問(wèn)題測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07119.1

10、.4 9.1.4 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（4 4）優(yōu)點(diǎn)）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)v模擬信號(hào)（420mA）互連的缺點(diǎn)： 一對(duì)一結(jié)構(gòu)；單向通信；抗干擾能力差 v現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，安裝維護(hù)方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，安裝維護(hù)方便：一對(duì)N 結(jié)構(gòu)， 雙向通信，布線成本，設(shè)備管理（2）可靠性高：抗干擾能力強(qiáng)（3）信息集成能力強(qiáng)：設(shè)備信息，儀表參數(shù)，故障診斷，測(cè)控管一體化（4）互操作性和互用性：同標(biāo)準(zhǔn)儀表間（5）開(kāi)放性：開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（6）分散控制：控制功能分散到儀表，提高控制系統(tǒng) 整體可靠性（4）現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)）現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07129.1.5

11、 9.1.5 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（5 5）歸屬范疇）歸屬范疇歸屬歸屬范疇范疇v（5）現(xiàn)場(chǎng)總線的歸屬范疇： 現(xiàn)場(chǎng)儀表間的通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)儀表間的通信網(wǎng)絡(luò)。 現(xiàn)場(chǎng)總線是一種設(shè)備間完整的通信通道，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路和應(yīng)用層等。 現(xiàn)場(chǎng)總線既有別于芯片內(nèi)總線、芯片間總線、板間總線，也有別于控制系統(tǒng)的上層通信網(wǎng)絡(luò)。測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07139.1.6 9.1.6 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（6 6）與與ISO/OSIISO/OSI網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系（6 6）現(xiàn)場(chǎng)總線與）現(xiàn)場(chǎng)總線與ISO/OSIISO/OSI參考模型的關(guān)系參考模型的關(guān)系v 現(xiàn)場(chǎng)總

12、線的要求：現(xiàn)場(chǎng)總線的要求：實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性，可靠性可靠性v 現(xiàn)場(chǎng)總線的通信協(xié)議符合現(xiàn)場(chǎng)總線的通信協(xié)議符合ISO的的OSI參考模型：通常使用其中參考模型：通常使用其中的一、二、七層協(xié)議的一、二、七層協(xié)議用戶X 用戶Y第七層第七層 應(yīng)用應(yīng)用 應(yīng)用應(yīng)用第六層 表示 表示第五層 會(huì)話 會(huì)話第四層 傳送 傳送第三層 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)第二層第二層 鏈接鏈接 鏈接鏈接第一層第一層 物理物理 物理物理通信通信協(xié)議協(xié)議測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0714管理集中 控制分散9.1.7 9.1.7 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（7 7）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)v 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

13、發(fā)展帶來(lái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展帶來(lái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革變革： 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS：Fieldbus Control System)v 控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史：控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史：FCS控制分散更徹底集中控制獨(dú)立控制 FCS系統(tǒng)系統(tǒng) DCS系統(tǒng)系統(tǒng) 集中控制系統(tǒng)集中控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)（3 3）現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)）現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì) 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0715DCS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)vDCS的三級(jí)結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)和監(jiān)控級(jí)操作站工程師站管理計(jì)算機(jī)控制站變送器變送器執(zhí)行器執(zhí)行器監(jiān)控級(jí)控制級(jí)現(xiàn)場(chǎng)級(jí).控制站變送器變

14、送器執(zhí)行器執(zhí)行器.標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和數(shù)據(jù)總線局域網(wǎng)9.1.7 9.1.7 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（7 7）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0716FCS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)vFCS的兩級(jí)結(jié)構(gòu):智能現(xiàn)場(chǎng)儀表、工作站H1H1H1H1H1H2H2. . . . . . . . . .現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備（可達(dá)124臺(tái)）現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備（可達(dá)32臺(tái)）現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備（可達(dá)32臺(tái)）網(wǎng)橋現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議 控制服務(wù)器工程師工作站操作員工作站維護(hù)員工作站圖圖 FF現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 9.1.7 9.1.7 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（7 7

15、）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0717FCS的優(yōu)的優(yōu)勢(shì)勢(shì)vDCS：三級(jí)結(jié)構(gòu)（現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制站和操作站）vFCS：兩級(jí)結(jié)構(gòu)（智能現(xiàn)場(chǎng)儀表、工作站）v完成轉(zhuǎn)變的兩個(gè)關(guān)鍵因素： 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線和智能儀表智能儀表控制站的功能分散控制站的功能分散到智能儀表中，到智能儀表中，可靠性更高可靠性更高9.1.7 9.1.7 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（7 7）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0718現(xiàn)狀現(xiàn)狀vDCS和FCS的應(yīng)用現(xiàn)狀：二者現(xiàn)階段共存，共同

16、發(fā)展vDCS系統(tǒng)也擴(kuò)展了現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可以和部分現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備互連v一些現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備除具有現(xiàn)場(chǎng)總線接口外，也具有420mA模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)9.1.7 9.1.7 現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述（7 7）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)續(xù)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07199.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介v（1）通信接口的基本概念： 一般電子儀表電路系統(tǒng)的數(shù)字電路系統(tǒng)為T(mén)TL電平或CMOS電平。 在通信系統(tǒng)中，為了提高通信抗干擾性，一般具有特殊的電平設(shè)計(jì)和編碼規(guī)則。 通信接口即指完成一般電路系統(tǒng)與完成一般電路系統(tǒng)與特定通信標(biāo)準(zhǔn)間的電平或（和）邏

17、輯轉(zhuǎn)特定通信標(biāo)準(zhǔn)間的電平或（和）邏輯轉(zhuǎn)換。換。測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07209.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介v這里補(bǔ)充介紹比較常用的兩個(gè)物理層協(xié)議：RS232和RS485vRS232和RS485都是：美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)盟（EIA）制定的串行數(shù)據(jù)通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了其機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程特性測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07219.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介v二者的差別：二者的差別：RS232是：異步通信接口，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，短距離是：異步通信接口，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，短距離(15m)RS4

18、85是：半雙工，是：半雙工，1對(duì)對(duì)N，長(zhǎng)距離（，長(zhǎng)距離（1200m）v造成這種差別的主要原因是造成這種差別的主要原因是二者信號(hào)驅(qū)動(dòng)和二者信號(hào)驅(qū)動(dòng)和接收的方式接收的方式不同不同測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07229.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介單端驅(qū)動(dòng)單端驅(qū)動(dòng)單端接收單端接收RS232平衡驅(qū)動(dòng)平衡驅(qū)動(dòng)差分接收差分接收RS485負(fù)邏輯測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07239.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介vRS232電平轉(zhuǎn)換 由于 RS232和RS485 的標(biāo)準(zhǔn)電平和 TTL (CM

19、OS) 電平不同，所以微機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)與RS232和RS485連接需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換！RS232電平轉(zhuǎn)換芯片測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07249.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介終端電阻終端電阻使能端使能端vRS485電平轉(zhuǎn)換 問(wèn)：?jiǎn)枺?當(dāng)總線上有兩個(gè)當(dāng)總線上有兩個(gè)以上設(shè)備使能發(fā)以上設(shè)備使能發(fā)送會(huì)發(fā)生什么情送會(huì)發(fā)生什么情況？況？測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07259.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介v單片機(jī)的串口結(jié)構(gòu)和操作 單片機(jī)的串口包括RXD、TXD和信號(hào)地三線，可以在電平轉(zhuǎn)換后電平

20、轉(zhuǎn)換后用RS232的三線連接方式和PC機(jī)進(jìn)行通信。 單片機(jī)的串行通信通常是用硬件實(shí)現(xiàn)的硬件實(shí)現(xiàn)的。 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：向串行寄存器送入數(shù)據(jù)后，硬件即可按照設(shè)定的數(shù)據(jù)格式和波特率串行發(fā)送數(shù)據(jù)。 接收數(shù)據(jù)時(shí)接收數(shù)據(jù)時(shí)：硬件自動(dòng)接收串行數(shù)據(jù)，接收完一個(gè)數(shù)據(jù)后，將產(chǎn)生中斷或設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志。 單片機(jī)中通常不設(shè)計(jì)接收和發(fā)送緩沖區(qū)，所以當(dāng)單片機(jī)中通常不設(shè)計(jì)接收和發(fā)送緩沖區(qū)，所以當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)不能及時(shí)處理的話，數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。接收到的數(shù)據(jù)不能及時(shí)處理的話，數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07269.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介v

21、PC機(jī)的串口結(jié)構(gòu)和操作1、PC機(jī)串口結(jié)構(gòu)：機(jī)串口結(jié)構(gòu)： PC機(jī)的串口包括有RS232的電平轉(zhuǎn)換電路，其串口輸出即RS232標(biāo)準(zhǔn)。 用串行接口芯片實(shí)現(xiàn)串行通信的協(xié)議，一般具有有接收緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)和發(fā)送發(fā)送緩沖區(qū)緩沖區(qū)。2、 PC機(jī)串口操作：機(jī)串口操作： 主要工作都是在軟件編程里。 在windows下可以有多種編程手段：文件讀取法文件讀取法、串口控件串口控件、多線程多線程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)等。 基本的操作方式可以采用查詢方式查詢方式或者消息驅(qū)動(dòng)方式消息驅(qū)動(dòng)方式(事件驅(qū)動(dòng)方式事件驅(qū)動(dòng)方式)。 需要注意的是，和其他軟件編程不同的是，串口的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收需要注意的是，和其他軟件編程不同的是，串口的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收

22、都是需要一定的時(shí)間的。都是需要一定的時(shí)間的。測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07279.2 9.2 常用通信接口簡(jiǎn)介常用通信接口簡(jiǎn)介vPC機(jī)通過(guò)RS232和RS485和儀表互連RS232互連RS485互連測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:07289.4 MODBUS9.4 MODBUS總線介紹總線介紹- -主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、概述一、概述二、二、Modbus應(yīng)用協(xié)議規(guī)范應(yīng)用協(xié)議規(guī)范 三、三、Modbus協(xié)議在串行鏈路上的實(shí)現(xiàn)協(xié)議在串行鏈路上的實(shí)現(xiàn)四、四、Modbus協(xié)議在協(xié)議在TCP/IP簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技

23、術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0729一、概一、概 述述q 1979年Modicon公司(現(xiàn)法國(guó)Schneider 的一部分)提出的Modbus，最初作為工業(yè)串行鏈路的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)q 1997年Schneider電氣在TCP/IP上實(shí)現(xiàn)Modbus協(xié)議 q Modbus和Modbus TCP/IP也被IEC 61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)承認(rèn)為一種現(xiàn)場(chǎng)總線 q 2004年Modbus作為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19582-2008GB/T19582-2008 “基于基于ModbusModbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范” ” 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與

24、系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0730一、概一、概 述述q IANA委員會(huì)給施耐德電氣公司分配了已為大家熟知的TCP 502端口，以專(zhuān)為Modbus協(xié)議保留，Modbus協(xié)議現(xiàn)在已經(jīng)成為Internet標(biāo)準(zhǔn)。q Modbus TCP/IP是唯一個(gè)被分配到互聯(lián)網(wǎng)端口的工業(yè)以太網(wǎng) 23 -Telnet 遠(yuǎn)程登錄協(xié)議21 -FTP 文件傳輸協(xié)議161 -SNMP 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議25 -SMTP 簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議53 -DNS 域名解析服務(wù)110 -POP3 郵局協(xié)議80 -HTTP 超文本傳輸協(xié)議67 -BOOTPS 引導(dǎo)程序協(xié)議服務(wù)器502 -Modbus MODBUS TCP

25、端口 IANA:The Internet Assigned Numbers Authority互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配機(jī)構(gòu) 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0731Modbus Modbus 協(xié)議協(xié)議 應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議Modbus Plus Modbus Plus 協(xié)議協(xié)議 Modbus Modbus應(yīng)用層協(xié)議，以及物理應(yīng)用層協(xié)議，以及物理層和鏈路層的完整協(xié)議層和鏈路層的完整協(xié)議Modbus TCP/IP Modbus TCP/IP 協(xié)議協(xié)議 基于基于TCP/IPTCP/IP的的MODBUSMODBUS協(xié)議協(xié)議Modbus技術(shù)規(guī)范組成技術(shù)規(guī)范組成測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)

26、測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0732PLC controlModbus 應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議Modbus協(xié)議為應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，僅定義了通訊消息結(jié)構(gòu)，一個(gè)Modbus信息楨包括從機(jī)地址從機(jī)地址、功能碼功能碼、數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼?？墒褂肦S232RS232、RS422RS422和和RS485RS485端口端口，可以使用光纖光纖、無(wú)線無(wú)線等媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)通訊，廣泛應(yīng)用在智能設(shè)備之間進(jìn)行主、從方式通訊主、從方式通訊。Modbus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。它制定了消息域格局和

27、內(nèi)容的公共格式。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)地址網(wǎng)絡(luò)地址、路由路徑路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0733Modbus PlusModbus Plus是一種典型的令牌環(huán)網(wǎng)典型的令牌環(huán)網(wǎng)，完整定義了通訊協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、連接電纜（或者光纜）等方面的性能指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)

28、中的設(shè)備通過(guò)“令牌令牌”的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，嚴(yán)格定義了令牌的傳遞方式，數(shù)據(jù)校驗(yàn)以及通訊端口等方面的技術(shù)參數(shù)。Modbus plus總線協(xié)議是一種異步半雙工通訊的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)異步半雙工通訊的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議議，物理接口為RS485RS485，通訊介質(zhì)采用屏蔽雙絞線或光纖。在鏈路層，Modbus plus采用IEEE802.2邏輯鏈路控制協(xié)議和IEEE802.4令牌總線媒體訪問(wèn)控制協(xié)議。在應(yīng)用層，Modbus plus采用Modbus的通訊協(xié)議，主要包括寄存器讀寫(xiě)、開(kāi)關(guān)量I/O等命令。Modbus協(xié)議在Modbus plus網(wǎng)絡(luò)中使用時(shí)，要將傳遞的信息的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的封裝，封裝格式有兩種ASCIIAS

29、CII和RTURTU。Modbus plus可以采用雙電纜結(jié)構(gòu)，允許Modbus plus在兩條獨(dú)立的電纜上通訊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊線路的冗余備份，適合高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)合。測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0734Modbus TCP/IP由于Modbus主機(jī)/從機(jī)通信機(jī)理能很好地滿足確定性確定性的要求，非常適合以太網(wǎng)中的客戶機(jī)客戶機(jī)/ /服務(wù)器服務(wù)器的通信機(jī)理。1996年施耐德公司推出了基于以太網(wǎng)基于以太網(wǎng)TCP/IPTCP/IP的的ModbusModbus協(xié)議協(xié)議，即為Modbus TCP/IP協(xié)議，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，具有很高的性能價(jià)格比，是一種真正開(kāi)放的

30、解決方案。施耐德公司的“透明工廠透明工廠”就是基于Modbus TCP/IP技術(shù)。目前Modbus TCP/IP已作為現(xiàn)場(chǎng)總線使用，在PLC設(shè)備中也內(nèi)置網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器，使以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程I/O設(shè)備具備了在網(wǎng)上瀏覽該遠(yuǎn)程在網(wǎng)上瀏覽該遠(yuǎn)程I/OI/O狀態(tài)的功能狀態(tài)的功能。在設(shè)備層、控制層和信息層中都可以采用Modbus TCP/IP技術(shù)，能在監(jiān)控室或遠(yuǎn)程瀏覽連接到網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備和智能傳感器。由于以太網(wǎng)已得到廣泛地應(yīng)用，技術(shù)成熟，設(shè)備成本低，使系統(tǒng)具有可延伸性可延伸性、靈活性靈活性和高性能價(jià)格比高性能價(jià)格比等特點(diǎn)。測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0735Modbus通

31、信棧通信棧 TCP 基于TCP的Modbus Modbus應(yīng)用層 IP 以太網(wǎng) 物理層 Ethernet II /802.3 EIA/TIA-232或 EIA/TIA-485 主站/從站 物理層 MODBUS+ / HDLC 其它 其它 1. Modbus應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0736ModbusModbus是一種簡(jiǎn)單客戶機(jī)是一種簡(jiǎn)單客戶機(jī)/ /服務(wù)器應(yīng)用協(xié)議服務(wù)器應(yīng)用協(xié)議q客戶機(jī)能夠向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求客戶機(jī)能夠向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求q服務(wù)器分析請(qǐng)求，處理請(qǐng)求，向客戶機(jī)發(fā)送服務(wù)器分析請(qǐng)求，處理請(qǐng)求，向客戶機(jī)發(fā)送應(yīng)答應(yīng)答1. Modb

32、us應(yīng)用協(xié)議應(yīng)用協(xié)議測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0737通用通用Modbus幀結(jié)構(gòu)協(xié)議數(shù)據(jù)單元幀結(jié)構(gòu)協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PDU)(PDU)Modbus是一個(gè)可選擇部分使用的協(xié)議 q服務(wù)器可執(zhí)行部分Modbus協(xié)議Modbus由公共功能碼和用戶定義的功能碼組成Modbus應(yīng)用協(xié)議使用功能碼列表讀或?qū)憯?shù)據(jù)，或者在遠(yuǎn)程服務(wù)器上進(jìn)行遠(yuǎn)程處理q讀/寫(xiě)寄存器列表，讀/寫(xiě)比特列表q診斷，標(biāo)識(shí) 附加地址 功能碼 數(shù)據(jù) 差錯(cuò)校驗(yàn) ADU PDU ADU:應(yīng)用數(shù)據(jù)單元PDU:協(xié)議數(shù)據(jù)單元測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0738Modb

33、us事務(wù)處理事務(wù)處理( (無(wú)差錯(cuò)無(wú)差錯(cuò)) )v當(dāng)服務(wù)器對(duì)客戶機(jī)響應(yīng)時(shí)，它使用功能當(dāng)服務(wù)器對(duì)客戶機(jī)響應(yīng)時(shí)，它使用功能碼域來(lái)指示正常（無(wú)差錯(cuò)）碼域來(lái)指示正常（無(wú)差錯(cuò)）響應(yīng)或者出現(xiàn)某種差錯(cuò)（稱(chēng)為異常響應(yīng)）響應(yīng)或者出現(xiàn)某種差錯(cuò)（稱(chēng)為異常響應(yīng)）v對(duì)于一個(gè)正常響應(yīng)來(lái)說(shuō)，服務(wù)器僅復(fù)制對(duì)于一個(gè)正常響應(yīng)來(lái)說(shuō)，服務(wù)器僅復(fù)制原始功能碼原始功能碼 功功能能碼碼 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)請(qǐng)請(qǐng)求求 客戶機(jī) 服務(wù)器 啟啟動(dòng)動(dòng)請(qǐng)請(qǐng)求求 執(zhí)執(zhí)行行操操作作 啟啟動(dòng)動(dòng)響響應(yīng)應(yīng) 接接收收響響應(yīng)應(yīng) 功功能能碼碼 數(shù)據(jù)響應(yīng) 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0739ModbusModbus事務(wù)處理事務(wù)處理( (異常

34、響應(yīng)異常響應(yīng)) )SM6q對(duì)于異常響應(yīng)，服務(wù)器將原始功能碼的最高有效位設(shè)置邏輯1后返回 q異常碼指示差錯(cuò)類(lèi)型 客戶機(jī) 服務(wù)器 啟啟動(dòng)動(dòng)請(qǐng)請(qǐng)求求 在在操操作作中中檢檢測(cè)測(cè)差差錯(cuò)錯(cuò) 啟啟動(dòng)動(dòng)差差錯(cuò)錯(cuò) 異異常常功功能能碼碼 接接收收響響應(yīng)應(yīng) 異異常常碼碼 功功能能碼碼 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)請(qǐng)請(qǐng)求求 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0740v Modbus最初在最初在串行鏈路串行鏈路上的實(shí)現(xiàn)（最大上的實(shí)現(xiàn)（最大RS485ADU=256RS485ADU=256字節(jié)）字節(jié)） 限制了限制了Modbus PDU PDU的長(zhǎng)度。的長(zhǎng)度。 v 因此，對(duì)串行鏈路通信來(lái)說(shuō)，因此，對(duì)串行鏈路

35、通信來(lái)說(shuō)，Modbus PDU=256- PDU=256-服務(wù)器服務(wù)器地址（地址（1 1字節(jié)）字節(jié)）-CRC-CRC（2 2字節(jié)）字節(jié)）253253字節(jié)。字節(jié)。 v 從而：從而： RS232 / RS485 ADU = 253 RS232 / RS485 ADU = 253字節(jié)字節(jié)+ +服務(wù)器地址服務(wù)器地址(1(1字節(jié)字節(jié)) + ) + CRC (2CRC (2字節(jié)字節(jié))= 256)= 256字節(jié)。字節(jié)。 TCP Modbus ADU = 253 TCP Modbus ADU = 253字節(jié)字節(jié)+ MBAP (7+ MBAP (7字節(jié)字節(jié)) = 260) = 260字節(jié)。字節(jié)。Modbus P

36、DUPDU長(zhǎng)度長(zhǎng)度測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0741Modbus PDU結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)qModbus請(qǐng)求PDU mb_req_pdu = function_code, request_data , function_code - 1字節(jié) Modbus功能碼 request_data - n字節(jié)qModbus響應(yīng)PDU mb_rsp_pdu = function_code, response_ data , function_code - 1字節(jié) Modbus功能碼 response_data - n字節(jié)qModbus異常響應(yīng)PDU mb_excep_rs

37、p_pdu = function_code, exception_code , function_code - 1字節(jié) Modbus功能碼 + 0 x80 exception_code 1字節(jié)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0742ModbusModbus的數(shù)據(jù)模型是以一組具有不同特征的表為基的數(shù)據(jù)模型是以一組具有不同特征的表為基礎(chǔ)建立的礎(chǔ)建立的四個(gè)基本表為：四個(gè)基本表為：Modbus 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型基本表基本表對(duì)象類(lèi)對(duì)象類(lèi)型型訪問(wèn)類(lèi)訪問(wèn)類(lèi)型型注釋注釋離散量輸入離散量輸入單個(gè)位只讀I/O系統(tǒng)可提供這種類(lèi)型數(shù)據(jù)線圈線圈單個(gè)位讀寫(xiě)通過(guò)應(yīng)用程序可改變這種類(lèi)型

38、數(shù)據(jù)輸入寄存器輸入寄存器16位字只讀I/O系統(tǒng)可提供這種類(lèi)型數(shù)據(jù)保持寄存器保持寄存器16位字讀寫(xiě)通過(guò)應(yīng)用程序可改變這種類(lèi)型數(shù)據(jù)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0743Modbus公共功能碼的定義公共功能碼的定義 功能碼 碼子碼（十六進(jìn)制） 數(shù)據(jù)訪問(wèn) 位訪問(wèn)物理離散量輸入讀離散量輸入02 02內(nèi)部位或物理線圈讀線圈01 01寫(xiě)單個(gè)線圈05 05寫(xiě)多線圈15 0F 16位訪問(wèn)輸入寄存器讀輸入寄存器04 04內(nèi)部寄存器或物理輸出寄存器讀保持寄存器03 03寫(xiě)單寄存器06 06寫(xiě)多寄存器16 10讀/寫(xiě)多寄存器23 17屏蔽寫(xiě)寄存器22 16讀FIFO隊(duì)列24

39、18文件記錄訪問(wèn)讀文件記錄20614寫(xiě)文件記錄21615 診 斷讀異常狀態(tài)07 診斷0800-18 獲得通信事件計(jì)數(shù)器11 OB獲得通信事件記錄12 0C報(bào)告從站ID17 11讀設(shè)備識(shí)別碼43142B其它封裝接口傳輸43 2B測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0744Modbus功能碼應(yīng)用實(shí)例功能碼應(yīng)用實(shí)例(1)(1) 讀線圈讀線圈01 (0 x01)01 (0 x01)請(qǐng)求響應(yīng)* *N N寄存器的數(shù)量/8，如果余數(shù)不等于0，那么 N = N+1 錯(cuò)誤功能碼1字節(jié)0 x01起始地址2字節(jié)0 x0000 至0 xFFFF線圈數(shù)量2字節(jié)1至2000（0 x7D

40、0）功能碼1字節(jié)0 x01字節(jié)計(jì)數(shù)1字節(jié)N*線圈狀態(tài)n字節(jié)nN或N+1功能碼1字節(jié)功能碼0 x80異常碼1字節(jié)01或02或03或04測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0745v讀多個(gè)寄存器讀多個(gè)寄存器03(0 x03)03(0 x03)請(qǐng)求 響應(yīng)*N寄存器數(shù)量錯(cuò)誤功能碼1字節(jié)0 x03起始地址2字節(jié)0 x0000至0 xFFFF寄存器數(shù)量2字節(jié)1至125（0 x7D）功能碼1字節(jié)0 x03字節(jié)數(shù)1字節(jié)2N*寄存器值N*2字節(jié) 差錯(cuò)碼1字節(jié)0 x83異常碼1字節(jié)01或02或03或04ModbusModbus功能碼應(yīng)用實(shí)例功能碼應(yīng)用實(shí)例( (2)2)測(cè)控技術(shù)與

41、系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0746Modbus功能碼應(yīng)用實(shí)例功能碼應(yīng)用實(shí)例(3)(3)v寫(xiě)多個(gè)寄存器寫(xiě)多個(gè)寄存器16(0 x10)16(0 x10)請(qǐng)求*N N寄存器數(shù)量響應(yīng)錯(cuò)誤功能碼1字節(jié)0 x10起始地址2字節(jié)0 x0000至0 xFFFF寄存器數(shù)量2字節(jié)0 x0001至0 x0078字節(jié)計(jì)數(shù)1字節(jié)2N*寄存器值N*2字節(jié)值功能碼1字節(jié)0 x10起始地址2字節(jié)0 x0000至0 xFFFF寄存器數(shù)量2字節(jié)1至123（0 x7B）差錯(cuò)碼1字節(jié)0 x90異常碼1字節(jié)01或02或03或04測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:

42、0747Modbus協(xié)議在串行鏈路上的實(shí)現(xiàn) 主要介紹Modbus協(xié)議在串行標(biāo)準(zhǔn)如RS232、RS485上的實(shí)現(xiàn)規(guī)范 EIA/TIA-485 (或 EIA/TIA-232) Modbus 主站/從站 Modbus應(yīng)用協(xié)議層 客戶機(jī)/服務(wù)器 層ISO/OSI 模型 7應(yīng)用層Modbus應(yīng)用協(xié)議6表示層空5會(huì)話層空4傳輸層空3網(wǎng)絡(luò)層空2數(shù)據(jù)鏈路層Modbus串行鏈路協(xié)議 1物理層EIA/TIA-485 (或 EIA/TIA232)Modbus協(xié)議在串行鏈路上的實(shí)現(xiàn)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0748串行鏈路上的串行鏈路上的Modbus幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)qModb

43、us串行鏈路協(xié)議是一個(gè)主主/ /從協(xié)議從協(xié)議q網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)從站必須有唯一的地址（從1到247） q從站地址用于尋址從站設(shè)備，由主站發(fā)起q地址0:用于廣播模式，不需要響應(yīng)qRS-485和RS-232 定義了標(biāo)準(zhǔn)的物理端口，提高互可操作性q兩種模式：ASCIIASCII碼模式碼模式和RTURTU模式模式 地址域 功能碼 數(shù)據(jù) CRC (或 LRC) Modbus串串行行鏈鏈路路ADU Modbus PDU 測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第九章第九章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)18:0749Modbus串行傳輸模式串行傳輸模式 ASCIIASCII模式模式v 報(bào)文必須以報(bào)文必須以“:”“:”開(kāi)始開(kāi)始v 報(bào)文必須以報(bào)文必須以“LF“LFCR”CR”結(jié)束（換行結(jié)束（換行- -回車(chē)鍵碼）回車(chē)鍵碼）v 數(shù)據(jù)用十六進(jìn)制數(shù)據(jù)用十六進(jìn)制ASCIIASCII碼值表示碼值表示v 使用使用LRCLRC進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn) 起始 地址 功能碼 數(shù)據(jù) LRC 結(jié)束 1個(gè) 字符 : 2個(gè)字符 2個(gè)字符 2個(gè)字符 2個(gè)字符 CR、LF 0至2