人物在工业控制中掌握RS485通信与Modbus通信协议解析现场总线技术第三版课后题答案
在工业控制和电力通信领域，串口通信是数据交换的常用方式。最初使用的是RS232接口，但由于工业现场的复杂性和电磁干扰问题，RS232容易导致信号传输错误。1979年，施耐德电气提出了Modbus协议，现在RS485通信广泛应用于Modbus协议下，因此我们将探讨RS485与Modbus通信协议。
首先，我们来看看RS485通信。实际上，RS485之前就有了RS232，但它也有局限性：高达十几伏的信号电平可能损坏芯片，并且不兼容TTL电平；共地模式易产生干扰且抗干扰性能弱；传输距离、速率有限，只能两点间通讯，不支持多机联网。
为了解决这些问题，出现了新的接口标准，如RS485，它具有以下特点：逻辑“1”以2-6V差值表示，“0”为-2-6V差值，以降低接入芯片风险并兼容TTL；速度快，可以达到10Mbps以上；抗干扰能力强，可实现1200米左右的传输距离（但需在100KB/s以下）或通过中继延长距离；可以进行总线式联网实现多机通讯，每个驱动器可挂32/64/128/256设备。
然而，在连接时通常只简单地用一对双绞线连接“A”、“B”，忽略了信号地，这可能导致共模干扰和EMI问题。如果PC只有串口，我们可以通过转换电路或PCI多串口卡直接输出为RS485类型。
接着，我们来了解一下Modbus通信协议。这是一种用于电子设备之间通讯的一种通用语言，使得不同厂商生产的控制设备能够连成网络进行集中监控。它定义了一种消息结构描述请求访问设备过程、回应来自设备请求以及检测错误并记录。此外，它规定了一种消息域格局和内容格式，使得用户可以免费使用而不会侵犯知识产权，有超过400家支持厂商及600余款产品。
Modbus特点包括标准开放、支持多种介质如双绞线、光纤等，以及帧格式简单易懂，便于用户操作及厂商开发。一方面，它有四类寄存器：线圈状态、离散输入状态、保持寄存器及输入寄存器。另一方面，其数据格式包括单写入、二写入读取指令，以及功能码分位操作字节操作指令，如读写保存寄存器等。在实际应用中，还需要注意正确选择适合场景下的功能码以确保数据准确无误地被发送和接收。
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