工业协议知识培训.pdf

H  1 协议基础知识培训协议基础知识培训 H  2 工业总线分类工业总线分类 传感器总线（Sensor Bus）: ― 这类总线有AS-I，该类总线数据基本单元为位（bit） 设备总线（Device Bus） ― 这类总线有CAN、ModBus、Interbus、DeviceNet、Genius、Seriplex 、SERCOS(串行通讯Serial Communication System)、SDS、ControlNet， 该类总线数据基本单元为字节（bite） 现场总线（Field Bus） ― 这类总线有LonWorks、BACnet、ARCnet、FF、WorldFIP、P-Net、 ProfiBus、Hart 等，该类总线数据基本单元为帧（frame） H  3 各工业总线分类的区别 传感器级和设备级总线属于较低层次的工业网络,用于处理传感器 、行程开关、继电器、接触器和阀门定位器这类工业设备; 而现场总线是一种较高层次的工业网络,用于完成一些过程控制器 或现场仪表之间的通信 另外,由于设备级总线和现场总线有时完成相同的功能,因此它们 之间是相互关联的,并且可同时存在于同一系统。

H  4 常见接口协议常见接口协议 MODBUS 1 BACnet 2 OPC 3 RS232/485（透明串口协议） 4 H  5 其他接口协议其他接口协议 LonWork 1 Profibus 2 FF（Fieldbus Foundation） 3 …… 4 H  6 联网协议联网协议 ARCnet(Notifier,Simplex) 1 CAN(Siemens,N6000) 2 RS485(EST,ESSER) 3 …… 4 H  7 RS232/485串行通讯串行通讯 属于设备总线的一种（RS232，RS422，RS485） 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节尽管比按字节（ byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接 收数据它很简单并且能够实现远距离通信 RS-232（ANSI/EIA-232标准）是1970年美国电子工业协会EIA联合贝尔系统及PC 终端厂家开发的串行通讯接口协议 RS-422使用差分信号，RS-232使用非平衡参考地的信号差分传输使用两根线发 送和接收信号，对比RS-232，它能更好的抗噪声和有更远的传输距离。

RS-485（EIA-485标准）是RS-422的改进，因为它增加了设备的个数，从10个增 加到32个，同时定义了在最大设备个数情况下的电气特性，以保证足够的信号电 压 通讯距离RS232：50英尺/15米RS485：最大标准距离4000英尺/1200米 串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验 波特率和距离成反比，高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信 H  8 消防系统透明串行通讯集成消防系统透明串行通讯集成 每台控制器都自带RS232通讯口 一般的控制器与第三方的数据是单向通讯 各个厂家的串行通讯协议都有自己的报文，需要第三方接入时进行报文解析 RS232、RS422、RS485因其为透明协议，可以通过转换器互相转换，也可以转成 TCP/IP协议 无论是RS232，RS422，RS485只是电气接口规约，协议的报文则完全不同 H  9 MODBUS协议协议 MODBUS 是MODICON 公司为该公司生产的PLC 设计的一种通信协议， 从其功能上看，可以认为是一种现场总线它通过24 种总线命令实 现PLC与外界的信息交换具有MODBUS接口的PLC 可以很方便的进行 组态。

MODBUS 有两种传送方式，RTU（Remote Terminal Unit）方式和 ASCⅡ方式接口形式为RS485和IP方式，通常都为RTU模式，我们不 支持ASCII方式，表现为MODBUS/RTU和MODBUS/IP MODBUS 把通信参与者规定为“主站”（MASTER）和“从站”（ SLAVE）主站可向多个从站发送通信请求，最多可达247 个从站 每个从站都有自己的地址编号 H  10 MODBUS协议 ModBus 协议分为ModBus RTU ,ModBus ASCII, ModBus PLUS ，其 中ModBus/RTU 和ModBus/ASCII 可运行在RS-485 和RS-232 上， ModBus 协议主要定义的是软件规约，RS-485和RS-232 定义的是 硬件规约 MODBUS协议也可以通过TCP/IP进行传输 MODBUS是按照寄存器进行通讯，属于设备总线级的通讯 适合PLC之类的数据集成 常规协议中从站允许主站一个周期内最大一次轮询寄存器数不超 过100个需要考虑响应时间和访问数据量，当访问寄存器数量非 常大时需要考虑时间延时。

H  11 --Master方 •通讯发起者 •没有地址 •持续不断地轮 询从方的信息 •须监视通讯链 路正常与否； --slave方 •被动响应者 •有设备地址，一个 master可以带31个 slave •被动者，无法监视 通讯链路； MODBUS协议 H  12 MODBUS协议的应用和谈判误区 误区一：要求发出信息方作主站，接收信息方作从站 ―虽然从MODBUS协议来说，双方通讯时主从都可以相互发送和接收数据 但从信息通讯的主次定义本身，应该是谁接收数据谁做主，由要数据 方主动轮询从站的寄存器变化以BAS与FAS为例，FAS把火灾模式发送 给BAS，BAS接收火灾模式，相当于BAS集成FAS，应以BAS为主，FAS为从 与综合监控系统亦然当FAS与感温光纤则应以FAS为主，光纤为从 H  13  误区二：要求FAS在寄存器中发送模式号或者报警位置 ―MODBUS协议的通讯基础只是一组寄存器，只能在相互读取寄存器 时在事件有变化时在相应位上置1或者0，无法发送事件、文字等 信息哪个寄存器的哪一位(bit)是什么则由双方约定 MODBUS协议的应用和谈判误区 火灾模式 Bit(0)=0 Bit(0)=1 寄存器 Bit(0~15) 车站公共区防火分区1报警 正常 报警 40001 0000000000000000 车站北端站台层附属用房防火分区2报警 正常 报警 40002 0000000000000000 车站南端站台层附属用房防火分区3报警 正常 报警 40003 0000000000000000 车站南端冷冻机房防火分区4报警 正常 报警 40004 0000000000000000 车站站厅北端风道防火分区5报警 正常 报警 40005 0000000000000000 车站站厅北端附属用房防火分区6报警 正常 报警 40006 0000000000000000 车站站厅南端附属用房防火分区7报警 正常 报警 40007 0000000000000000 车站站厅南端附属用房防火分区8报警 正常 报警 40008 0000000000000000 车站站厅南端风道防火分区9报警 正常 报警 40009 0000000000000000 MODBUS H  14  误区三：要求FAS在寄存器上发送一个心跳字代表从站活着。

―MODBUS协议是双方以寄存器互相访问的一个规约，由主站发起轮 询，从站响应，如果主站不发数据，从站不会有任何数据 ―MODBUS已经有一套标准的通讯机制，如当主站发起轮询多少秒（ 可定义）后无从站回应则会判断超时故障如果回应数据错误则 返回把相应寄存器的最高位置1 ―MODBUS从站亦可以在多少秒之内没有主站访问数据而报告断路故 障 ―心跳字是画蛇添足且非标准的MODBUS协议 MODBUS协议的应用和谈判误区 H  15  误区四：冗余通讯时要求FAS侧进行主副切换 ―真正的数据冗余切换不应在服务端（数据提供方即从站）切换， 而应在客户端（数据接收方即主站）切换，如FAS提供同时提供两 路火灾模式信息给BAS，当BAS侧接收到任何一路信息有变化时进 行相应联动，BAS侧只是把两个通讯接口数据“OR相或”或者 “AND相与”即可实现真正冗余反过来说如果让FAS侧自行判断 哪个链路断开后让另外一路发送数据则非真正冗余，而且也无法 实现 MODBUS协议的应用和谈判误区 H  16 BACnet协议协议 为创建使不同厂家的暖通空调子系统相连接的标准方法，美 国供暖制冷及空调工程师协会(American Society 0f Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers-ASHRAE)制 定了一种开放标准，被称为“楼宇自动化和控制网络，即 BACnet(Building Automationand Control NETwork)。

BACnet协议是构成智能建筑无缝隙集成系统的一种理想选择 ：最具开放性、最具互操作性、提供全面的端对端服务 与总线协议的相对优越性：BACnet 和LonWorks 是目前国内 构建集成系统中最常采用的两种通信协议，两者都以满足开放 性和互操作性为目的相比LonWorks有：高速率和高吞吐量、 功能更强大、互联网扩展更灵活、良好的伸缩性 H  17 OPC协议协议 OPC全称是OLE for Process Control，它的出现为基于Windows的应 用程序和现场过程控制应用建立了桥梁OPC标准以微软公司的OLE技 术为基础，它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM接口完成的，在 OPC技术中使用的是OLE 2技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档 、图形等对象 COM是Component Object Model的缩写，是所有OLE机制的基础COM 是一种为了实现与编程语言无关的对象而制定的标准，该标准将 Windows下的对象定义为独立单元，可不受程序限制地访问这些单元 这种标准可以使两个应用程序通过对象化接口通讯，而不需要知道 对方是如何创建的COM规范扩展到可访问本机以外的其它对象，一 个应用程序所使用的对象可分布在网络上，COM的这个扩展被称为 DCOM（Distributed COM） H  18 OPC协议 这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC 的客户机之 间交换自动化实时数据的方法。

管理该标准的组织是OPC基金会 该基金会的会员单位在世界范围内超过220个包括了世界上 几乎全部的控制系统、仪器仪表和过程控制系统的主要供应商 OPC基金会的先驱——一支由Fisher-Rosemount、Rockwell软件 公司、Opto 22、Intellution和Intuitive Technology公司组成 的“特别工作组”——在经过一年工作后，开发出一个基本的、 可运行的OPC规范简化的第一阶段的标准在1996年8月发布 OPC需要购买OPC的支持文件如OPCEnum OPC基于PC通讯，不好做封装硬件 最大的困难就是DCOM配置。