485通讯范文（精选7篇）
485通讯 第1篇
RS485通讯目前在矿区的高压变频技术改造中已普遍应用。如实施变频改造的主副井提升绞车电控系统、主通风机变频改造电控系统等场所, 不少电控制过程都使用了RS485通讯方式。它的应用, 使得控制系统功能更加完善、方便、快捷。
1 RS485接口方式
RS485通讯采用的是差分信号负逻辑控制模式, 即2~6V表示“0”, -6~-2V表示“1”。RS485通讯有两线制和四线制2种接线方式。四线制只能实现点对点的通信方式, 现已很少采用。两线制接线方式是目前采用较多的为总线式拓朴结构, 在同一总线上最多可挂接32个节点。RS485通讯网络中, 一般采用的是主从通信方式, 即1个主机带多个从机。很多情况下, 连接RS485通讯链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来, 却忽略了信号地的连接。此连接方法在许多场合下虽能正常工作, 但也埋下了很大的隐患。
RS485通讯连接不好存在的隐患原因有2方面问题: (1) 共模干扰问题。RS485接口采用差分方式传输信号, 并不需要相对于某个参照点来检测信号, 系统只需检测两线之间的电位差即可。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围。RS485收发器共模电压范围为-7~12V, 只有满足上述条件, 整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时, 就会影响通信的稳定可靠, 甚至损坏接口。 (2) EMI问题。也就是发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个低阻的返回通道 (信号地) , 否则就会以辐射的形式返回源端, 整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于PC机默认的只带有RS232接口, 也只有2种方法可以得到PC上位机的RS485电路: (1) 通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号 (对于情况比较复杂的工业环境最好选用防浪涌带隔离栅的产品) ; (2) 通过PCI多串口卡, 可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。
2 RS485的布网
网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构, 不支持环形或星形网络。所以在构建网络时, 应注意以下问题:采用一条双绞线电缆作总线, 将各个节点串接起来。从总线到每个节点的引出线长度应尽量短, 以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确, 在短距离、低速率仍可能正常工作, 但随着通讯距离的延长或通讯速率的提高, 其不良影响会越来越严重。主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加, 会造成信号质量下降。注意总线特性阻抗的连续性, 在阻抗不连续点就会发生信号的反射。总线的不同区段采用了不同电缆, 或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装, 再者是过长的分支线引出到总线。这3种情况都容易产生不连续性。总之, 布网时应提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
在RS485组网过程中还有一个需要注意的问题, 那就是终端负载电阻。设备少、距离短的情况下, 不加终端负载电阻整个网络能很好的工作, 但随着距离的增加性能将降低。从理论上讲, 在每个接收数据信号的中点进行采样时, 只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配, 但实际上难以掌握。当信号的转换时间 (上升或下降时间) 超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配了。
一般的终端匹配都采用终端电阻方法。RS485也应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终端电阻在RS485网络中取120Ω, 相当于电缆特性阻抗的电阻, 因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。这种匹配方法简单有效, 但有一个缺点, 匹配电阻要消耗较大功率, 对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值又是个难点, 需要在功耗和匹配质量间进行折衷。还有一种采用二极管的匹配方法, 这种方案虽未实现真正的“匹配”, 但它利用了二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号, 达到改善信号质量的目的, 节能效果明显。
近年来, 有些企业将信息化管理工作延伸到了车间、办公室、控制室, 根据局域网的现状, 就推出了串口服务器来取代多串口卡。这主要是利用了企业已有的局域网资源, 既减少了线路投资, 又节约了成本, 也相当于通过tcp/ip把多串口卡放到现场。
3 RS485电缆连接
RS485通讯在一般场合下的连接, 采用普通的双绞线即可。要求比较高的环境下, 采用带屏蔽层的同轴电缆连接。在使用RS485接口时, 对于特定的传输线路, 从RS485接口到负载, 其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波频率成反比。该长度数据主要是受信号失真及噪声等影响。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大, 一般最多可以加9个中继, 也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6km。当需要长距离传输时, 可以采用光纤为传播介质, 收发两端各加一个光电转换器。多模光纤的传输距离能达5~10km, 若采用单模光纤传输, 可达50km的传输距离。
4 RS485与其它总线网络的区别
工业网络可归结为3类:即RS485网络、HART网络和现场总线网络。
4.1 RS485网络
RS485/MODBUS是现在比较流行的一种布网方式, 其特点是实施简单、方便。另外, RS485的转换接口便宜, 而且种类繁多。
4.2 HART网络
HART是由艾默生公司提出的一个过渡性总线标准。其主要是在4~20m A电流信号上面叠加数字信号, 物理层采用BELL202频移键控技术, 以实现部分智能仪表的功能。但此协议不是一个真正意义上开放的标准, 要加入他的基金会才能拿到协议, 需要一定的费用。这项技术主要被国外几家大公司垄断。现在有很大一部分的智能仪表都带有HART圆卡, 具备HART通讯功能。由于HART通讯速率低组网困难等原因, HART仪表的采购量将会呈下降趋势。
4.3 现场总线网络
485通讯 第2篇
上世纪70年代, 同时出现了串行通信和并行通信。经过时间的检验, 并行通信, 由于位同步问题和干扰问题已经逐步被淘汰。串行通信接口标准则经过实践的考验并得到了长足的发展, 演化为诸多串口通许标准, 如:USB、SAS、SATA、RJ-45 (以太网卡接口) 均来源于串行通讯①, 最初的串口标准RS232则是所有串口通讯的前身和基础。近年来随着物联网、智能家居、高性能单片机等技术和市场的发展, RS-232也是老树开花, 再次被广泛应用。本文首先对RS-232、RS485接口进行详细的说明, 然后说明他们之间的转换。最后对常见串行通讯技术做个简单的对比阐述供初学者借鉴。
二、RS-232接口
RS-232是最早出现的串行通讯接口, 也是其他串口通讯的基础。1970年由美国电子工业协会 (EIA) 联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定了用于串行通讯的标准, 该标准采用一个25脚的DB-25连接器。后来IBM的PC机将RS232简化成了DB-9连接器, 从而成为事实标准。虽然纯粹的RS-232接口已经少见, 但是许多的串口通讯技术保持了相同的时序和操作方法。
RS-232采取不平衡传输方式, 即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动。RS-232是为点对点通讯而设计的, 其驱动器负载为3kΩ~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信, 最大传输波特率为256000, 最大传输距离约15米, 传输速度随传输距离增大而减小。
在PC机上, 不管是unix (含linux) 系统还是windows系统, 均把串口通信进行了封装, 我们对串口的操作简化为文件操作, 只不过, 和普通文件相比, 它在打开文件后, 需要设定串口通讯参数, 并需要处理好串口读写的超时问题。通常在PC机上串口的读写由独立的线程完成, 在需要读写串口时, 读写线程启动, 对串口进行初始化, 然后循环关注串口, 当读到数据后, 产生消息通知主线程。
在单片机上, 情况相对复杂, 有的开发平台也进行了封装, 有的没有, 不管是否封装, 操作方法都不大相同, 需按照单片机或开发平台的数据手册执行。但是89C52兼容机均可以通过对串口寄存器的操作来完成的, 这个过程中的核心是以下几个问题:1、通讯模式设定;2、波特率发生器 (定时器) 的选择和设定;3、波特率的计算和设定;4、控制寄存器进行数据通讯。
通讯模式有4种:1、同步位移串行, 在该模式1帧信息8位, 即8位数据位;2、8位异步波特率可变, 在该模式1帧信息10位, 1个起始位, 8位数据位, 1个停止位;3、9位异步, 在该模式1帧信息11位, 1个起始位, 8位数据位, 1个可编程位, 1个停止位;4、9位异步波特率可变, 1帧信息11位同模式3。
需要特别说明的是由于信号的电平标准不同, 不能单片机的串口直接接在COM口 (即DB-9接口) 的对应针脚上, 必须通过电路转换。常见的转换芯片有MAX232芯片, 每个MAX232芯片可以完成两组DB-9到TTL的转换 (电路图可以参见MAX232 Data Sheet, 此处略) 。在实际应用中, 直接用COM口加转换芯片的情况并不多见, 更多的情况是用USB接口模拟COM口, 其另一端直接就是单片机所用的TTL电平信号。
三、RS-422和RS485接口
RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”, 它推出不久就发展了更高级的RS-485。它们相对于RS-232最大的优点有:首先是多机通讯, 一主多从的通讯方式, 允许一条总线上可以连接多达32个设备;其次大大延伸了通讯距离, 通讯距离从十几米延伸至上千米。再次是通许速率大大提高, 最高传输速率为10Mbps。另外, 由于其驱动电压也从25V降到6V, 这样也就延长了接口电路的芯片的寿命;最后是连线方式也大大简化, 从原来的9线, 变为两线制 (不含信号地。以前RS485也有四线制接法, 该接法为全双工, 但是只能实现点对点的通信方式, 现很少采用) 。由于PC机多数没有RS485接口, 在实际中RS485很少独立使用, 而是通过转换器将DB-9接口的RS-232转换成RS-485接口转换器, 采用屏蔽双绞线传输。RS-485其典型的连线方式如图1。
需要注意485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地, 不能多点接地, 因为将其接地是因为要将地线 (一般都是屏蔽线作地线) 上的电压保持一致, 防止共模干扰, 如果多点接地适得其反。另外在在低速、短距离、无干扰的场合可以不要匹配电阻, 相反必须有120欧的匹配电阻。
由于在一条总线上有多个设备, 为了防止多个设备同时发出信息而相互干扰 (撞包) , 一主多从时, 只能半双工通讯, 如果从机要上报信息, 只能等待主机轮询到该从机时, 才可以发送信息, 而主机发出的信息包所有从机都可接收到信息, 所以主机发出的信息包中要有从机地址码, 以便从机辨识发送给自己的信息包。
四、RS232、RS485和TTL之间的转换
RS232和RS485的时序是相同的, 只有电平标准不同, 所以只要通过转换电路将两者之间电平之间转换即可。转换电路见图2:
在这个电路中MAX232芯片将RS232转换为TTL信号, MAX485芯片将串口TTL信号转换为RS485标准。
五、其他常见串口标准
其他和单片机相关的常见的串口通讯技术和标准有:I2C、CAN、SPI/QSPI、USB、TTL等。其中TTL不是串行通讯技术, 它是计算机处理器控制的设备内部, 各部分之间通信的电平标准, +5V等价于逻辑“1”, 0V等价于逻辑“0”。USB作为PC机最常用的外设接口, 可以在PC机端模拟串口, 但是其另一端不是标准RS232口, 而是TTL信号。在上边提到的技术中I2C、CAN由于时序不同, 所以无法通过电路转换成RS232标准。
在通讯距离上I2C和TTL通常是一块主板上的不同芯片间的通讯, SPI/QSPI和USB通常是在几米的通讯距离;CAN控制器局域网属于现场总线的范畴, 是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。通信距离最远可达10KM (速率低于5Kbps) 速率可达到1Mbps (通信距离小于40M) , 可用于汽车、舰船上的设备控制。
参考文献
[1]http://baike.baidu.com/view/1060187.htm
[2]http://baike.baidu.com/link?url=w4227e1zf PIEl P21j3odp8_p XB5VW3ak Rp ZMVn Cb2Qk IYhq NH1Rlvmjzl GBJE_ERTBIUYv Zwr Jv VKPWK3TLIZqxnu EACSc Ud Cps7pp EC2x TVu T8j Om5t ERu2bbhj I-Tr Oa3633-khn TIVJd DMMp Ifq
485通讯 第3篇
在实际的工业生产中, 一般一个PLC控制一台机器, 人们可以按照生产工艺需要改变其控制逻辑, 不同的机器按相应的工艺需要进行布置, 以达到生产目标。但当生产系统变得庞大而复杂时, 就需要各个机器之间的协同工作, 传递各个生产单位的运行状态和生产数量, 以便于实现产品的监控和售后服务。因此需要实现PLC之间的通讯, 且通讯要同时具备可效性和实时性。就目前而言, 还没有一种标准的通讯协议可以直接采用。但串口通讯RS485使它成为一种可能, 它被大多数PLC生产商采用, 成为一种底层通信接口, 具有稳定可靠, 编程简单, 组网快, 价格低等优点。相比较而言, 它比RS232可连接的设备多, 比Internet通信方式便宜。因此, 文章主要专注于RS485的通信协议设计, 使其具有普适性, 可以应用与不同PLC之间的互连互通。
1 RS485总线
RS-485标准采用半双工工作方式, 以平衡发送和差分接收方式实现通信, 支持多点连接。具有传输距离远 (最大传输距离可以达到1200m) , 传输速度快 (1200m时可以达到100kb/s) , 布线简单等优点。由于传输线通常使用双绞线, 所以它具有极强的抗共模干扰的能力。
2 协议的设计与实现
连接数台PLC, 以其中一台PLC为主机, 其他PLC为从机, 应用RS485通信让主机读取各从机的相关状态, 并显示在触摸屏中, 实现整个系统的实时监控。本案中采用4台OMRON PLC CJ2M-CPU12为例, 通讯卡采用CJ1W-SCU41。
系统物理连接如图1所示。
PLC之间的通信必须设置为无协议通信方式, 参数一般可以按实际需要任意设置。如:参数形式可以设置为无起始位, 8位数据长度, 无停止位, 偶校正, 数据缓冲区为默认值0。
无协议通信指令包括端口设定指令STUP, 发送指令TXD/TX-DU和接受指令RXD/RXDU。STUP指令用于设定串行端口通信参数, 数据传送指令TXD/TXDU用于向串口端口传送数据, 数据接受指令RXD/RXDU用于从串口端口读取数据。无协议通信方式能够发送和接受数据的最大量为259Byte, 包括起始码和结束码。使用无协议通信的发送进行通讯时, 在数据发送和接收指令中必须指定发送数据的起始字节位置和接收数据的起始字节存储位置, 还必须指定串行端口, 数据发送和接受时的字节顺序, 并指定发送和接受的具体字节, 这些都需要在发送和接受指令的控制字里进行设定。为了使数据发送和数据接收保持一致, TXDU和RXDU中采用了同样的控制字。当通讯卡CJ1W-SCU41的串行端口1空闲, 并且内部总线端口闲置时, 触发相应内部继电器后, 就可以按照控制字中设定的方式, 发送出指定位置的数据。如果接收方的相应串行端口空闲, 并且端口计数器检测到新的数据, 通过一小段接收延时后, 开始按照控制字的方式, 接收所有的数据到指定的地址存储。RXDU有两个作用:当数据检测正确时, 可以把存储的数据做进一步的处理;如果数据不正确时, RXDU可以用作清空串行端口的接收寄存器, 便于下一次接收新的数据。
对于简单的PLC通信可以采用PC-LINK来相互传递数据, 但受限于连接继电器区 (LR区) 大小的限制, 这种连接只能传递少量数据, 并且很难保证传递的可靠性。而使用无协议通信协议构建的系统, 不仅可以灵活的确定传递数据量的大小, 而且其相应的检测机制也能大大提高数据传递的可靠性。
一般PLC之间的通信可以分为基于全握手和无握手通信两种方式。其中基于无握手方式的通信连接, 即通信发起方假设接收方总是接收正确, 而无需等待接收方的回应。它可能会降低通信的可靠性, 但却能大幅地提高通信的速度, 因而比较适用于大量数据的采集和传输。本案例传输数据量比较大, 为了提高通信的实时性, 须采取无握手方式通信连接, 通过简化连接方式, 提高通信速度。同时在数据末尾加入CHECK_SUM, 校验传递数据的有效性。如果接收方收到数据的CHECK_SUM不等于发送方在数据末尾传递的CHECK_SUM, 则认为通讯失败, 通信发起方重新发送数据。协议的结构设计如图2所示。
从站地址:从站地址为01到03。
数据长度:为整个数据串的总长度。
标识位:分为aa和bb, 以区分通信在主从站之间的方向。aa为主站向从站发起通信的标识位, bb为从站向总站发起的标识位。
从站写数据起始地址:为主站将应用数据包写入从站的起始地址。
写数据长度:为主站写入从站的数据长度。
从站读数据起始地址:为主站读取从站数据的起始地址。
读数据长度:为主站读取从站数据的长度。
应用数据包:分为写数据包和读数据包。写数据包为主站写入从站的数据;读数据包为从站返回给主站的数据。
CHECK_SUM:为之前数据串的加权, 用于检验数据传递的有效性。
基于图2的设计原理, 主站向从站依次发起通信, 将参考指令写入从站指定地址;从站收到写指令后, 通过指定地址数据返回当前状态, 并执行相应操作。如果主站向从站发起通信后, 从站在规定时间无应答或者应答数据有差异, 则主站重新发送数据。重复几次通信失败后, 主站标记相应通信失败的从站, 而向下一个从站发起通信, 等到一个循环后, 再次向之前通信失败的从站重新发起通信。循环操作, 实现主站和从站的实时交互。
3 结束语
近年来, 随着人力成本的不断提升, 科技的不断进步, 愈来愈多的工业生产线对采用集散控制系统的需求提高。文章基于RS485串口, 为多个PLC互连互通设计的通信协议已能成功地应用到PCB生产线中。它通过简化程序设计, 缩短各机器故障的排查时间, 很大程度地提高了PLC之间通信的高效性和可靠性, 提升了整条生产线的效能, 降低了相应的人力成本。
摘要：文章主要基于RS485串口, 以OMRON PLC CJ2M-CPU12为例, 专注于PLC互连的通讯协议的设计, 为实现生产系统中PLC之间灵活自主的通信提供一个可靠而高效的解决方案。
关键词：RS485总线,通信协议,PLC互连
参考文献
485通讯 第4篇
目前越来越多的交流电动机通过变频器驱动, 因此PLC和变频器通讯成为最常用的组合。变频器和PLC向用户提供工业控制中通用的RS-485通讯接口, 通讯协议采用MODBUS标准通讯协议, 触摸屏不仅作为用户操作的上位机输入控制指令, 还可以作为监控画面, 变频器作为从机与具有相同通讯接口并采用相同通讯协议的PLC通讯, 实现对变频器的集中监控功能。
MODBUS通讯协议支持两种传送方式:RTU方式和ASCII方式, 本文采用RTU方式控制变频器, 欧姆龙的PLC通过采用RS-485控制台达变频器, 实现变频器的启动、停止功能和修改变频器运行频率。
2 RS-485通讯的控制方式
RS-485有两线制和四线制两种接线, 现在多采用的是两线制接线方式, 这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式, 即一个主机带多个从机。一般终端匹配采用终端电阻方法, RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。
RS-485接口具有成本低和可靠性高等优点。通过采用RS485这种通讯方式可以对变频器进行监控, 并能获取电动机的参数, 如功率、运行频率、电压、电流等, 还可使通过指令实现控制变频器起动、停止的功能。下面具体介绍实现方法。
3欧姆龙PLC采用RS-485控制多台变频器的系统配置
3.1系统硬件组成
欧姆龙PLC (CP1H-X40DR-A) 一台, 欧姆龙网络模块 (CP1W-CIF11) 一个, 台达变频器5台, 威纶通触摸屏一台。变频器和PLC通过RS485网络连接。
3.2欧姆龙PLC分配的地址
程序执行前, 在字D32300~D32307中设定DM数据, 详细介绍如表1。
说明:D32300低位代表变频器从站地址;D32301低位代表变频器写命令;D32302低位代表从D32302高位到D32307高位的9个字节。D32303代表开始数据写入的寄存器编号;D32304代表写入寄存器数;D32305高位代表附加数据字节长度;D32305的低位和D32306的高位组成一个字代表开始寄存器的数据;D32306的低位和D32307的高位组成一个字代表下一个寄存器的数据。
3.3台达变频器通讯时分配的地址
台达变频器通讯协议定义如表2。
说明:2000H数据Bit0~1分别代表:00B:无功能;01B:停止;10B:启动;11B:手动启动。Bit4~5分别代表:00B:无功能;01B:正方向;10B:反方向;11B:改变方向指令。Bit6~7分别代表:00B:第一段加减速;01B:第二段加减速。2001H数据代表频率命令。
3.4参数的设置
欧姆龙PLC的通讯方式选用Modbus-RTu简易主站功能, 该功能只需要在规定的Dm数据区写入发送的Modbus命令, 触发发送标志, CP1H就可以自动发送Modbus命令, CP1H将自动接收变频器的响应, 存储到特定的DM数据区。
CP1H设定:主要设定Port2为SerialGateway功能, 通信波特率9600, 8, E, N。
CP1W-CIF11开关设定:1=ON (终端电阻) ;2, 3=ON (RS485方式) ;5=ON (不要echo back数据) ;6=ON (RS485方式) 。
台达变频器参数设定:9.00 (通讯地址) :分别设定为1, 2等;9.01 (通讯传输速度) :1;9.03 (通讯错误处理) :3;9.04 (通讯资料格式) :4;2.0 (第一频率来源指令设定) :3;2.01 (运行指令来源设定) :3。
4欧姆龙PLC与变频器之间的通讯
PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯, 其中PLC为主站, 变频器为从站。因DM区中数据对应多个变频器, 在通讯前先写入数据然后执行操作。
5结束语
485通讯 第5篇
电能量管理系统通过电能表数字接口 (RS-485) 进行数据采集与分析, 以直观的方式反映出电网的各类电量数据, 按时段计算出网损、线路损耗、变压器损耗、母线平衡, 还具有远方抄表、负荷监控、故障报警等功能, 最终实现供售电量即时平衡。RS-485数字通讯口采集数据是电能量管理系统的基础, 其通讯是否良好在电能量管理系统中占有极其重要的地位。如果RS-485数字通讯口受到各种原因的影响, 电能量采集终端将不能正常采集电能量的数据, 将导致电能量管理系统无法正常运行。其系统结构如图1所示。
2 现场情况调查和分析
电能量管理系统连接的变电站多且面广, 现场情况较为复杂, 屏蔽电缆受外界影响较大使数据无法正常传输, 终端采集率较低;并且RS-485数据通讯接口数量大, 不同厂家、不同型号的电能表RS-485数据通讯接口规约存在差异;不同批号的电能表的芯片RS-485数据通讯接口的性能存在差异, 造成数据传输不良;并且工作人员现场抄表造成很大的人力、物力浪费, 人员抄表存在人为误差。
(1) 相村变电站、东风变电站电能量管理系统RS-485数据通讯屏蔽电缆敷设于电缆沟内, 由于敷设的屏蔽电缆较长, 电缆沟内的电缆产生的电磁场对其影响, 造成数据无法正常传输, 采集终端采集不到现场的数据。
(2) 铜冶变电站、南郊变电站电能量管理系统采集终端只能采集部分6 k V、10 k V分路数据, 不能采集到全部数据。
(3) 不同厂家、不同型号的电能表RS-485数据通讯接口的性能有的强, 有的弱, 造成数据不能全部采集到。
(4) 工作人员抄表浪费人力、物力, 容易造成抄表时间不统一, 通过远方抄表可提高抄表的准确性和时间的一致性。
(5) RS-485接口能力受距离、数量和表计的RS-485驱动能力的共同限制, 为可靠起见, 在实际接线时参照表1。每一个RS-485口上所接表计不应超过3种以上规约。
3 产生RS-485通讯接口故障原因分析
针对电能量管理系统RS-485接口通讯现场故障, 对造成RS-485接口通讯故障的因素进行了分析, 绘制原因表如表2所示。
综上所述, 造成RS-485接口通讯故障的主要原因是:
(1) RS-485接口规约有差异:不同厂家电能表对RS-485接口规约要求不同, 造成通讯不能统一, 数据有的能采集到, 有的采集不到;
(2) RS-485芯片型号不同:不同厂家RS-485芯片型号不同, 造成电平强弱不同, 影响正常通讯;
(3) 屏蔽电缆抗干扰性能差:没有合理地利用屏蔽电缆的屏蔽功能, 使其屏蔽功能降低, 影响了抗干扰性能;
(4) 电缆沟内电磁场较强:没有充分利用屏蔽电缆的性能, 减少电磁场对其影响, 影响了屏蔽电缆的通讯率。
4 解决措施
4.1 加强RS-485接口通讯管理
同一种型号的电能表不存在通讯故障。我们通过试验发现, 不同厂家的RS-485接口规约存在差异。要求电能表生产厂家采用适合我公司电能量管理系统的RS-485规约, 并在校表台上试验数据合格后才能使用。
4.2 RS-485接口输出电平强弱不同
影响正常通讯。我们要求电能表生产厂家统一RS-485芯片型号, 提高芯片的质量。并在校表台上试验数据合格后才能使用, 确保接口通讯的质量。
4.3 按电压等级分别接入通讯接口
采集终端的3个接口按电压等级分别接入通讯接口, 不互相交叉, 提高每个接口的通讯率。
4.4 合理地利用屏蔽电缆接地点
在屏蔽电缆的安装施工过程中, 保证屏蔽电缆的一点接地良好, 确保屏蔽性能良好。减少外界对其影响, 使其高质量地传输数据。
4.5 给屏蔽电缆穿PVC管
提高屏蔽电缆的屏蔽功能。保证屏蔽电缆不受外界的影响, 确保其正常传输数据。
4.6 降低终端反射波电平
在终端电缆连接的最后一块电能表的末端并联一个10 kΩ的电阻。通过此电阻以降低RS-485反射波的电平。
4.7 将终端的速率调低
将采集终端的采集速率降低, 由原来的9600bps调低至4 800 bps或2 400 bps, 以提高数据传输的距离, 加强终端的采集能力。
4.8 加装长线收发器
在敷设较长的屏蔽电缆中间增加安装一个长线收发器, 用以增加屏蔽电缆中传输信号的强度, 提高数据的传输能力。
4.9 降低整个电缆的负电平
在终端电缆连接的最后一块电能表的末端, 把屏蔽电缆的B相端口的通讯线直接接地, 降低整个屏蔽电缆的负电平, 降低电缆沟内电磁场对其的影响, 提高数据传输的能力。
5 结语
电能量管理系统RS-485接口通讯现场故障得以解决, 提高了电能量管理系统终端采集率, 提高了我公司计算线损时间的统一性及数据的可靠性。通过电能量管理系统可以实施远方抄表, 我公司的4个分理处通过系统可以统一时间进行远方抄表, 实现了抄表时间的一致性, 计费电能表数据的保存, 减少了大量的人力、物力和财力, 降低了人为抄表时存在的误差, 提高了工作效率, 创造了良好的经济效益。由于实行了远方负荷监视功能, 可以及时发现电能计量装置故障, 及时处理。并为计算线损提供了依据, 提高了电能计量装置的准确性、正确性。
参考文献
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[3]张有顺, 冯井岗.电能计量基础[M].北京:中国计量出版社, 1996
485通讯 第6篇
一个监控系统中如果要同时检测到控制系统中的各种分散的数据往往是比较困难的,而采用RS-485总线通讯与单片机组成分布式监控系统是一种最佳可行的方案。而多机通讯技术是组成分布式监控系统的关键技术之一。作者对设备监控系统进行大量查阅资料并进行了详细分析,对通讯网进行了较深入的研究,最后通过舞台灯的软、硬件联调和抗干扰试验,投入现场使用,运行都很良好,因此,试验验证了该方法的可行性。
1 系统结构
我们采用PC机或51单片机为主机(双系统),用AT89C52作为从机模块,选用MAX487数据通讯接口器件作为通讯接口,构成一个以RS-485接口为通讯总线的分布式网络,与主机连接的各个从机分别进行相应的舞台设备的开关量控制,上升、下降等状态切换,限位信号的处理等工作。各种数据及信号的传输都是通过数据通讯总线实现。
2 理论分析
网络的正常运行与多机联网的通讯方式、通讯接口标准及多机通讯的总线竞争等都是在研发中必需考虑得的关键技术问题。
2.1 通讯方式的选择
本系统的多机通讯采用的是串行方式。串行通讯分异步和同步。由于异步通讯允许间歇通讯,对于低速通讯(如工业监控系统)来说是理想的。众所周知,主机上的串行工作方式有4种,方式3是9位波特率可变的异步通讯方式。此方式的第9个数据位和标志位SM2联合使用时具有识别地址的功能,特别实用于多机通讯。因此,本系统选用了串行通讯方式3。
2.2 通讯接口标准的选择
目前广泛使用的串行通讯接口为RS-232C。但RS-232C在分布式监控系统中作为多机通讯使用有以下几点不足:
1)数据传输率局限于20Kbit/秒,传输距离局限于15米。
2)不能避免共模信号在通讯中的干扰。
3)只适用于点对点的通讯,无法用最少的信号线实现多点对多点的通讯。
RS-422(全双工)和RS-485(半双工)串行接口总线正是为了克服上述缺点而设计的标准接口。RS-422需要两对平衡差分信号线,而RS-485只需其中一对,对于多机连接更为便利,因此,选用了RS-485作为联网的通讯是最佳选择方案[1]。
2.3 总线竞争的解决方案
在各种分布式集中监控系统中,总线型网络的通信方式主要是采用主从方式,即系统的通信由主机(上位机)控制通信的主动权,选择呼叫某一个从机(下位机)进行通信。这种通信方式不会产生总线的竞争,通信协议简单可靠。主从方式的工作机制确定了它主要适用于从机有经常性的数据需要传送的场合。在本系统中,有突发性数据需要传输(如开关变位,限位信号到达),而系统又要求对从机的这种突发性数据进行快速响应,这种情况下简单的主从方式在实现时数据通信可能会丢失。尤其是本系统从机数量比较多,有时会发生两个或多个从机同时想占用总线的情况。例如,可能在某一时刻有两个单片机监控的限位信号同时到达,都向主机发送数据,从而产生了总线竞争。不同的总线形式采用了不同的解决方法。作者研发的监控系统主要采用上位机为PC机或51单片机,下位机为51单片机的形式,这也是监控系统中应用最为广泛的形式,并且降低了成本。以下主要就这种形式的总线,分析两种解决多机通信中总线竞争问题的方法。
在图1中,当从机J有信息主动发送时,将自身的主动发送标志位Fj置1。主机接收到数据后,若校验正确,则表示无总线竞争情况,发送数据成功;若校验错误,表明可能发生总线竞争,主机查询从机1。从机1接收到主机查询命令后,检验自身主动发送标志位Fj,若为0,则从机1没有主动发送数据,主机依次查询下一从机;若Fj为1,表明从机曾主动发送,要将已发数据再发送一次。主机再次接收到信号,校验正确后,依次查询下一从机,直到将从机查询完毕。
方案二前面步骤同方案一,不同之处是主机校验从机主动所发的数据,如果数据校验正确,主机回复从机,表明已正确接收;若校验错误,主机广播发送信号,请求从机重发数据。因为主机是广播发送,所以各从机几乎同时接收到请求信号。没有主动发送数据的从机不返回信号;而曾主动发送的从机以接收到请求信号为标志,延时j*T后(j为从机的序列号),重发数据,如图2所示。在重发数据时,不同的从机延时不同,使得占用总线的时间不重叠,所以不会造成总线竞争。作者在现场调试中,通过调整延时T,即便是在序列号相邻的从机都重发数据的情况下,也不会发生冲突。而且延时T只有数十ms,整个通讯,从第一次因总线竞争而造成的发送失败,到主机接收完毕正确的重发信号,不到0.1s。从而既解决了总线竞争问题,也确保了数据的实时传送,兼顾了系统的实时性和可靠性。
当通讯出现总线竞争时,在方案1中,主机遍查从机,流程简明,但主机使用查询方式,被占用了较多资源;方案2采用了从机分时上报的方式,解放了主机的查询工作,但因为加入延时,需要现场调试找出延时的合理值。本系统为减轻主机的工作负担,应用了方案2,但方案1在主机资源开销不大的系统中,可以作为首选。
以上方案通讯结构简单,软件易实现,能避免总线竞争引发的数据丢失,特别适用于有突发性数据需要传输的多机控制系统中[1,2]。
3 结束语
通过本项目的研究,作者研制了将RS-485通讯技术构成总线通讯网,并运用于多机监控系统的方法;实现选择通讯方式、通讯接口的关键技术;给出了总线竞争问题的解决方案。本系统投入现场运行时,通讯网络可靠,达到了预期的效果。
摘要：针对舞台灯多路信号较难实现实时而准确传输数据等问题,本文采用RS-485总线通讯技术实现多机监控系统。对如何选择通讯方式、通讯接口进行了详细的论述,讨论了RS-485从机主动向主机传送数据所产生的总线竞争问题,并提出了可行的解决方案。
关键词：RS-485,多机通讯,总线竞争
参考文献
[1]周明清.微型计算机硬件软件及其应用[M].清华大学出版社,1998.
485通讯 第7篇
1 RS-485通讯简介
1、1 RS-485的特点
RS-485是在RS-422基础上发展而来的。RS-485具有如下特点:RS-485采用平衡传输方式、要在传输线上接终端电阻;RS-485可以采用二线与四线连接方式, 二线连接可实现真正的多点双向通信;RS-485采用平衡发送和差分接收, 因此具有抑制共模干扰的能力;RS-485采用半双工工作方式, 任何时候只能有一点处于发送状态, 因此, 发送电路须由使能信号加以控制。
RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性、高传输速率、长传输距离和多站能力等优点, 所以在工业控制中应用广泛。
1.2 RS-485通讯的硬件连线
FX2N-485-BD为三菱FX2N系统PLC的通讯适配器, 主要用于PLC与PLC、PLC与变频器之间数据的发送和接收。在进行RS-485通讯的PLC上各加一块FX2N-485-BD通讯适配器, FX2N-485-BD通讯适配器上有五个接线端子, 分别是SDA、SDB、RDA、RDB、DG。通过一定的连接方式把这些端子连接起来, 就完成了PLC RS-485通讯的硬件连线, 连接方式有一对线连接 (图1) 和二对线连接 (图2) 。
Inconel601材料是具有良好的高强度和高韧性的奥氏体合金, 其化学成分和力学性能见表1和表2。
2 两台PLC并联运行
PLC的RS-485通讯可以有并联链接和N:N通讯两种。并联通讯功能, 就是连接2台同系列的FX可编程控制器, 且其软元件相互链接功能。N:N通讯功能就是在最多8台同系列的FX可编程控制器之间, 进行软元件互相链接的功能。
2.1 并联运行时用到的特殊软元件介绍
M8070并联链接中, PLC作为主站时驱动;
M8071并联链接中, PLC作为从站时驱动;
M8072并联链接中, PLC运行时为ON;
M8073并联链接中, M8070和M8071设置不正确为ON;
M8162并联链接中, 若不驱动此特殊辅助继电器, 则为普通模式;若驱动此特殊辅助继电器, 则为高速模式。
2.2 并联运行中, 主从站进行数据通信的软元件见 (表1)
2.3 并联运行的初始化
并联运行通讯初始化:MOV H0 D8120, 并联运行在D8120值不为0的情况下, 通讯将不成功, 程序中运用了RS指令, 通讯将不成功。 (在同一系统中PLC与PLC并联运行、运用RS使PLC跟变频器通讯的应用见本文的第四部分) 。在PLC没有定义D8120的情况下, 可以不进行并联运行的初始化。初始化程序主要作为并联运行不成功时的检查项目。
2.4 并联运行的通讯时间
普通并联链接模式的通讯时间如下。
70 ms+主站的运算周期 (ms) +从站的运算周期 (ms) 。
高速并联链接模式的通讯时间如下。
20 ms+主站的运算周期 (ms) +从站的运算周期 (ms) 。
在并联运行中, PLC进行数据刷新的时间比单台PLC运行时的时间长很多, 在运用脉冲指令时要注意这点。
2.5 并联运行状态显示
在FX2N-485-BD通讯适配器的各接线端子SDA、SDB、RDA、RDB、DG边上有对应的指示灯, 根据指示灯的状态, 就可以根据表2判断并联运行的情况。
2.6 并联运行的程序实例 (如图4)
并联运行中, 主站PLC可以直接访问从站的M900~M999, 以及实时数据D500~D509;从站PLC可以直接访问主站的M800~M899, 以及实时数据D490~D499。以下是程序实例, 说明了并联运行中主从站的通讯情况。
3 PLC与变频器的通讯运行
D700系列变频器具有通讯功能, 变频器的通讯功能是以FX系列PLC对变频器进行运行监控、各种指令以及数据的读出/写入功能。一台PLC最多可以控制8台变频器。
3.1 PLC和变频器之间的硬件连接
D700系列变频器与FX系列PLC的RS-485通讯的硬件连接可以采用一对线和两对连连接方式。D700系列变频器自带通讯接口, 不需要在外加FX2N-485-BD通讯适配器, 其通讯口——PU口的插针分布及插针分布如图3。
3.2 PLC和变频器之间的RS-485通讯协议
(1) 特殊辅助继电器。
特殊辅助继电器M8161是定义变频器通讯的数据位数, 若驱动M8161, 则为8位数据转输;不驱动M8161, 则为16位数据转输。
特殊辅助继电器M8122是发送请求辅助继电器, 用脉冲指令置位M8122, 就开始数据发送, 数据发送完成以后, 自动复位M8122。
特殊辅助继电器M8123是接收完成辅助继电器, 接收数据完成以后, 自动置位M8123, 在程序中可以利用M8123把接收到的数据传送到其他的寄存器地址后, 手动复位M8123, 复位完成后, 则再次进入接收等待状态。
(2) 通讯格式置。
通讯格式D8120的定义见图4。
本文通讯格式定义为:调制解调器模式
(3) 变频器运行指令简介, 见图5。
(4) 变频器参数的设定。
在通讯运行中, 变频器参数的设定必须跟PLC定义的参数 (D8120) 一致, 否则通讯不会成功。
变频器通讯运行中主要要设置以下几个参数, 为了跟PLC定义的参数 (D8120) 一致, 变频器的设定值应为表三中的设定值。
除了设定以上几个参数外, 还有两个重要的参数需要进行设置, 分别为Pr.79和Pr.340。由这两个的组合, 可以设定变频器的运行模式。这里讲到的是变频器的通讯运行, 应设置成网络运行模式, 故而设置Pr.79为0, Pr.340为1。
(5) PLC对变频器正反转运行及停止控制的程序。
运行控制命令的发送, 驱动M8161=1, 采用8位处理模式, 使用变频器通讯格式A1如表4所示。
PLC对变频器正反转运行及停止控制, 控制代码为 (ASCII) 。格式A1中各字节含义如下:
第一字节为通讯请求信号ENQ, 对应程序为:MOV H05 D10;
第二、三字节为变频器00站号, 对应程序为:MOV H30 D11 (0)
第四、五字节为指令代码HFA, 对应程序为:MOV H46 D13 (F)
第六字节为等待时间, 对应程序为:MOV H31 D15;
第七、第八字节为指令代码数据内容:
正转H02, 对应程序:MOV H30 D16 (0) , MOV H32 D17 (2) ;
反转H04, 对应程序为:MOV H30D16 (0) , MOV H34 D17 (4) ;
停止H00, 对应程序为:MOV H30D16 (0) , MOV H30 D17 (0) ;
第九、第十字节为总和校验, 对应程序为:CCD D11 D25 K7;
总和校检码存放在D18、D19中, 对应程序为:
(6) 通过PLC实现对变频器运行频率的改变。
指定数据处理位为8位 (即M8161=1) , 使用变频器通讯A格式如表五所示。
指令代码为HED, 运用ASCI指令将运行频率 (由MOV K2000 D600传送) 转换成4位ASCII码, 依次存放到PLC的内存单元D16~D19中, 总和校验码存放在D20、D21中;点动频率增加按钮X4或降低频率按钮X5即可改变变频器运行频率。 (注:写入变频器的运行频率为4位数, K2000, 表示20 Hz, 而不是2000 Hz。)
(7) 通过PLC实现对变频器运行情况的监控。
通过PLC可以监控变频器的运行情况, 可以读取变频器的当前运行频率、电流、电压。指定数据处理位为8位 (即M8161=1) , 使用变频器通讯格式B如表六所示。
读取变频器运行频率的指令代码为H6F, 读取变频器运行电流的指令代码为H70, 读取变频器运行电压的指令代码为H71。从变频器读取出来的数据存放在D30开始的存储单元中。
如下图六的程序是通过PLC写入变频器的运行频率, 并限定变频器的运行频率范围;同时, 通过PLC读取变频器实时的数据, 监控变频器运行的参考程序。
4 结语
本文所介绍的三菱FX系列PLC与三菱D系列变频器的RS-485通讯只是介绍了并联运行和无协议通讯方式。对于三菱的RS-485通讯还用N:N运行和计算机通讯模式。总之, 只有灵活运用PLC通讯, 才能大大降低程序的复杂程度, 才能充分发挥PLC的优点。
参考文献
[1]三菱电机自动化 (上海) 有限公司FR-D700-CH T使用手册 (应用篇) [EB/OL].http://www.mitsubishi electric-automation.cn/download/dwn_idx_manual.asp, 2009-03-23
[2]三菱电机自动化 (上海) 有限公司FX系列微型可编程控制器用户手册 (通信篇) [EB/OL].http://www.mitsubishi electric-automation.cn/download/dwn_idx_manual.asp, 2010-01-19.