仪表通讯协议分类ppt课件

，计量通信协议分类和特性，学习课件演示者：东游，什么是通信协议，也称为通信规则，通信协议是通信方控制数据传输的一种协议。协议包括数据格式、同步、波特率、传输阶段、纠错方法和控制字符定义等问题的统一规定，通信双方应共同遵守，这也称为链路控制程序。通信协议分类，常用仪表通信协议是Modbus通信协议RS-232通信协议RS-485通信协议HART通信协议。首先，Modbus协议、Modbus协议、Modbus协议最初由Modicon开发，1979年底成为schneider automation的一部分，Modbus目前在行业中应用最广。此协议支持现有的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。Modbus协议是完全开放和透明的，因此所需的硬件和软件非常简单，已成为一般的行业标准。许多工业设备(如PLC、DCS和智能指令)使用Modbus协议作为它们之间的通信标准。这样，多个供应商制造的控制设备可以连接到行业网络，进行集中监控。Modbus通信协议，其特征是Modbus协议是应用于电子控制器的通用语言。此协议允许控制器通过网络(如以太网)和其他设备相互通信。已成为一般产业标准。此协议定义了控制器可以使用的消息结构，无论通过哪个网络进行通信。Modbus通信协议(Modbus通信方法)是主从异步半双工通信协议，它允许主工作站与多个从属工作站进行双向通信。说明控制器请求访问其他设备的过程，如何响应来自其他设备的请求，以及如何检测和记录错误。开发了消息域模式和内容的公共格式。Modbus协议、Modbus协议包含ASCII、RTU等通信方法，但不规定物理层。此协议定义了控制器可以识别和使用的消息结构，无论通过哪个网络进行通信。标准Modicon控制器使用RS232C实现串行Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和响应方式；数据通信使用主从机制；主工作站发送数据请求消息；当从主工作站收到正确的消息时，可以将数据发送到主工作站以响应请求。主工作站还可以直接发送修改从属数据的消息，进行双向读取和写入。主从原理，Modbus协议要求每个控制器在Modbus网络上通信时知道其设备地址，标识发送到地址的消息，并确定发生了什么行为。如果需要响应，控制器将生成反馈并将其发送到Modbus协议。在其他网络中，包含Modbus协议的消息将转换为在此网络中使用的帧或包结构。此转换扩展了部分地址、路由路径和错误检测方法，具体取决于特定网络。Modbus协议，通过网络通信时，Modbus协议要求每个控制器知道相应的设备地址，标识特定于地址的消息，并确定发生了什么行为。如果需要响应，控制器将生成响应，并使用Modbus协议将其发送给请求者。Modbus协议，Modbus协议需要对数据进行验证，串行协议使用LRC验证(奇偶校验除外)，ASCII模式使用LRC验证，RTU模式使用16位CRC验证。此外，Modbus使用主从方法定期发送和接收数据，可以在实际使用期间从站点断开连接(例如故障或关闭)后在主端进行诊断，在故障解决后网络可以自动连接。因此，Modbus协议的可靠性更好。，Modbus和OSI参照模型、Modbus的ASCII通信方法，地址代码：从属地址(8位)功能代码：主传输，从属执行功能(8位)数据区域通知：特定数据内容(N*8位)检查代码：LRC验证(8位)起始位置(3AH)(ASCII 58)停止位：“Cr”(0dh)，“lf”(0ah)使用数据位内容编写程序，所有信息通信均以ASCII代码发送和接收。、开始、地址代码、功能代码、数据区域、验证代码、停止位、数据帧、数据框架、广播模式(仅限写操作)，非广播模式，Modbus的RTU通信方式、地址代码、功能代码和数据区域与ASCII通信相同。检查码：CRC验证(16位)开始位：无字符，保持10毫秒或更长时间无信号。停止位：无字符，无大于10毫秒的信号，保持时间。数据内容是用通信程序编写的，所有信息都以十六进制格式发送和接收。、开始、地址代码、功能代码、数据区域、学校代码、停止位、第二个，RS-232通信协议，RS-232通信协议，RS-232是由美国电子行业协会电子行业协会(EIA)开发的串行物理接口标准。RS是英语“推荐标准”的缩写，232是标识号。RS-232接口显示为9针(DB-9)或25针(DB-25)类型，普通个人计算机具有两组RS-232接口：COM1和COM2。RS-232接口，RS-232通信协议、RS-232标准有25条信号线和9条信号线，其中包括1个主通道和1个辅助通道。在大多数情况下，主要使用主通道，而在典型的双通信情况下，只需要几根信号线，如发射线、接收线和接地线。RS-232通信协议，波特率RS-232标准规定的数据速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600和192200传输，RS-232通信协议，远程通信连接数据终端RS-232标准最初由远程通信连接数据终端设备(DTE)数据通信设备(DCE)开发。因此，该标准不考虑计算机系统的应用要求。但是，现在广泛用于计算机(更准确地说，是计算机界面)和终端或外围设备之间的近距连接标准。显然，这个标准与计算机系统不一致，甚至有矛盾。基于对这些背景的了解，很容易理解RS-232C标准与计算机不兼容的地方。RS-232通信协议、“发送到”和“接收”RS-232标准中提到的“发送到”和“接收”是从DTE的立场而不是DCE的立场定义的。在计算机系统中，信息通常在CPU和I/o设备之间传递，并且两者都是DTE，因此双方都可以发送和接收。RS-232通信协议、电气特性EIA-RS-232提供电气特性、逻辑级别和各种信号线功能。在TxD和RxD中：逻辑1 (mark)=-3v至-15v逻辑0 (0(SPACE)=3至15v在诸如RTS、CTS、DSR、DTR和DCD的控制行中：信号有效、RS-232通信协议、RS-232接口定义(9芯)、RS-232通信协议，RS-232接口定义(25芯)1频率掩码2发送数据TXD3接收数据RXD4请求发送RTS5可发送CTS6数据DSR7信号SG8载波检测DCD9发送返回(-)10未定义11发送数据(-)12至RS-232串行通信布线方法(三线制)只有串行传输数据针和发送针可以：同一个串行端口的接收针和发送端通过直接线连接，两个串行端口连接，或者一个或多个串行端口连接。 接收数据针(或线)与发送数据针(或线)相关联，相互交叉，并以信号相对应的方式连接。9针d型串行端口：2 rxd 、3 txd 、5 逻辑端口。，25针串行通信布线方案，RS-232通信协议，RS-232缺点(1)接口的信号级别值高，接口电路上的芯片容易损坏，由于与TTL级别不兼容，需要级别转换电路来连接TTL电路。(2)低波特率，异步传输时的波特率20Kbps。(3)接口由相同模式传输组成，该传输使用一条信号线和一条信号返回线，可以引起共同模式干扰，因此对噪声干扰的阻力较小。(4)传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺(实际15米)。第三，RS-485通信协议。RS-485通信协议，诞生RS-485标准是在RS232的基础上开发的，添加了多点、双向通信功能。这意味着允许多个发射器连接到同一总线，同时提高发射器的驱动器和冲突保护属性，扩展总线公用模式范围，并将其命名为TIA/EIA-485-A标准。RS-485通信协议，RS-485的电气特性逻辑“1”表示为两条线之间的电压差(2-6) v。逻辑“0”显示为两条线之间的电压差-(2-6) v。低于RS-232的接口信号级别不会轻易损坏接口电路中的芯片，并且与TTL级别兼容，因此可以轻松连接到TTL电路。RS-485通信协议、传播速度RS-485的数据最大波特率10MbpsRS-485接口将平衡驱动器和差分接收器结合在一起，增强了公共模式抗干扰能力。也就是说，抗噪声干扰很好。波特率为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K和。RS-485通信协议，通信接口方法RS485接口：异步，半双工，串行数据格式1位启动位，8位数据位，1位停止位，无验证1位启动位，8位数据位，1位停止位，奇偶校验1位启动位，8位数据位，1位实际上，它可以长达3000米(理论数据，在实际操作中最多只有1200米)，RS-232-C接口在总线上只能连接一个收发器，即单站容量。 RS-485接口可以在总线上连接多达128个收发器。使用单个RS-485界面轻松构建设备网络的多站功能。RS-485接口定义，9针接口RS485接口信号语义3RXD-接收数据4RXD接收数据5TXD数据传输7TXD-发送数据，缺点，在很多情况下，在连接RS-485通信链路时，只需用一对双绞线连接各个接口的“a”、“b”端。忽略信号到信号连接，在多种情况下工作，但隐含着严重的隐藏公共模式干扰问题。RS-485接口以差分方式传输信号，不需要基于一个参考点检测信号，系统只需要检测两条线之间的电位差。但是，收发器的共同模式电压范围、RS-485收发器共同模式电压范围是-7 12v，通常被忽略的是，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。如果网络线路的共同模式电压超出此范围，通信的可靠性将下降，接口也可能受损。第四，HART协议、HART协议、highway address ableremotesetanesducer(HART)、用于寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是1985年美国ROSEMOUNT推出的现场智能仪器和控制室设备之间的通信协议。HART设备提供了带宽相对低、响应时间适当的通信，经过10多年的开发，HART技术在国外非常成熟，已成为全球智能仪表的行业标准。HART协议使用Bell202标准FSK移位键控信号，通过以1.2Mbps的数据速率嵌套0.5mA音频数字信号，实现双向数字通信。由于FSK信号的平均值为零，因此不影响发送到控制系统的模拟信号的大小，从而确保了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中，关键变量和控制信息在4-20mA之间传递，如有必要，还可以通过HART协议访问其他度量、过程参数、设备配置、校准和诊断信息。协议基本情况、4-20ma模拟信号数字控制信号(FSK技术)构成了15个工作站网络，构成了OSI开放体系结构、1、2、7、层、通信模型、Hart命令未经授权的数据链路层规格BELL202、物理层、Bell202通信标准，数据链路层，通信方法：1)从主设备控制数据帧传输的主设备最多15条多点通信线路2)从突发模式设备定期重复传输数据帧3的半双工通信寻址范围：如果015地址为0，则420mADC与数字通信兼容。地址为1-15时，所有数字通信状态。数据链路层规定了通信数据的结构，每个11位：1位开始位1位1位奇偶校验位1位停止位，最多25字节。应用层、公用命令适用于符合HART协议的所有现场设备。读取发射器的范围、单位和阻尼时间常数。读取传感器系列数和线路系统；阅读制造工厂和产品模型；读取主要变量和单位；读取电流输出和百分比输出；读写8个字的看板号码、16个字的说明内容和日期等。应用层、公用命令适用于大多数符合HART协议的产品，但是不同公司的HART产品可能会有轻微的差异，如主变量单位写入、DA的零和增益微调：写阻尼时间常数；发射机范围书写校准(设定零点和范围)；微调主变量零点。DAC零点和增益微调；自检并完成主机重置，应用层、特殊命令：仅适用于特定的字段设备。这是每个公司产品特定的命令，专门化、传感器头校正等互不兼容。卡方读取或写入小流量切割值。启动、停止或清除累加器。选择关键变量(质量流或密度)。读取或写入配置信息数据；微调传感器的校准。HART通信模式，第一个“问答”:2次/秒，点对点，用于多站连接的第二个“分组模式”:3.7次/秒，仅限点对点连接。HART协议的优点，模拟信号具有进程控制信息，数字信号允许双向通信。(智能现场指令指令、记录器和控制器)混合系统支持多主数字通信，以节省电线并降低安装成本。租用电话线路连接设备，在距离较远的现场仪表上使用相对便宜的接口