测控网络03Chap3

1、 本章主要内容本章主要内容 3.1 测控系统网络通讯技术特点测控系统网络通讯技术特点 3.2测控系统中常用串行通信方法测控系统中常用串行通信方法 3.3 现场总线技术现场总线技术 3.4 工业以太网工业以太网 3.5 透明传输技术透明传输技术3.1 测控系统网络通讯技术特点测控系统网络通讯技术特点本节主要内容本节主要内容 3.1.1测控系统实时性 3.1.2测控系统可靠性 3.1.3测控系统稳定性3.1.1测控系统实时性 要保证整个通信子网的实时性必须满足要保证整个通信子网的实时性必须满足3个时间约束条个时间约束条件件： 1）每个通信子站每次取得通信权的时间上限值，若超过此值，无论本次通信任务

2、是否完成，均应立即释放通信权。 2）保证在某一固定的时间周期内，通信子网上的每一个站都有机会取得通信权，以防个别站因长时间取不到通信权而使其实时性太差甚至丧失实时性。 3）对于紧急任务，当实时性要求临时变得很高时，应当给以优先服务。对实时性要求较高的站，也应当给予较高的优先权。3.1.2测控系统可靠性 1）故障的影响最小。 2）具有内部状态和差错报告能力。 3）在通常发生的故障纠正后，通信网络能够自动恢复。 4）能够支持任何站的加载、启动、停止、再加载和复位3.1.3测控系统稳定性 稳定性指在恶劣的工业环境中正常工作。工业现场的干扰频繁，一般有四类干扰，它们是： 1）电源干扰： 2）雷击干扰；

3、 3）电磁干扰： 4）地电位差干扰。3.2测控系统中常用串行通信方法测控系统中常用串行通信方法 本节主要内容 3.2.1 RS-232接口 3.2.2 RS422/485接口 3.2.3 USB技术 3.2.4 串行通信应用举例3.2.1 RS-232接口 RS-232串行通信接口，是计算机系统中最常见的标准接口，最常用的方法： PC机与MODEM PC机与鼠标之间 不仅如此，利用RS-232C接口还可以连接多种设备，它是连接数据通信设备（DCE）与数据终端设备（DTE）之间的串行通信标准总线。一、一、 RS-232-C的电气特性的电气特性由于由于RS-232-C总线标准是在总线标准是在TTL

4、电路出现之电路出现之前研制的，其电平是对称的前研制的，其电平是对称的高电平：高电平：+3V +15V，低电平：，低电平：-3V -15V并且并且RxD、TxD使用负逻辑，使用负逻辑，即高电平表示逻辑即高电平表示逻辑0、低电平表示逻辑、低电平表示逻辑1。其它控制信号使用正逻辑。其它控制信号使用正逻辑。串行通信标准总线串行通信标准总线RS-232-C串行总线串行总线二、二、 RS-232-C的连接器的连接器RS-232-C总线标准采用的是总线标准采用的是25芯芯D型连接器，但是现在计算机上保型连接器，但是现在计算机上保留使用的是留使用的是9芯芯D型连接器（如下图），各个引脚信号如下。型连接器（如下

5、图），各个引脚信号如下。1、载波检测、载波检测(DCD、入、入) 2、接受数据、接受数据(RXD、入、入)3、发送数据、发送数据(TXD、出、出)4、数据终端准备好、数据终端准备好(DTR、出、出)5、信号地线、信号地线(SGND) 6、数据设备准备好、数据设备准备好(DSR、入、入)7、请求发送、请求发送(RTS、出、出) 8、清除请求发送、清除请求发送(CTS、入、入)9、振铃指示、振铃指示(RI、入、入) 1、4、6、7、8、9信号，均是要与信号，均是要与MODEM联系，联系，2、3、5信号就信号就可以构成串行通信。可以构成串行通信。1 2 3 4 56 7 8 9计计算算机机端端串行通

6、信标准总线串行通信标准总线RS-232-C串行总线串行总线 25针RS-232C的引脚功能1).数据线 ：2、3、7、14、152).状态和控制线 ：4、5、20、6、22、8、213).定时信号线：15、24、174).其它信号线：1、23串行通信标准总线串行通信标准总线RS-232-C串行总线串行总线三、三、 RS-232-C电平转换电路电平转换电路现在最常用的现在最常用的RS-232-C电平转换电路是电平转换电路是MAX232等（如下图所示），其等（如下图所示），其特点是单特点是单5V供电。供电。TTLRS232RS232串行通信标准总线串行通信标准总线RS-232-C串行总线串行总线

7、MC1488和MC1489、 MAX232引脚图串行通信标准总线串行通信标准总线RS-232-C串行总线串行总线 常用的电平转换电路是MC1488和MC1489： TTL电平 RS-232C电平， MC1488 MC1489 MC1488需要使用+12V和-12V电源，而有的电路中缺少这两种电源信号。所以，另外有一些电路仅使用单一的+5V电源，通过内部自升压电路，提供较高的正负电源，这种电路通常都需要外接电容。MAX232就是其中之一。 串行通信标准总线串行通信标准总线RS-232-C串行总线串行总线 图3-2是两个计算机通过RS-232C和电话线进行串行通信的连接示意图。 串行通信标准总线串

8、行通信标准总线RS-232-C串行总线串行总线由于由于RS-232-C总线推出较早，因此在使用中暴露出了明显的总线推出较早，因此在使用中暴露出了明显的缺点，主要表现在：缺点，主要表现在：1）传输速率不够快）传输速率不够快2）传输距离不够远）传输距离不够远3）非平衡接口、共用信号地，故电气性能不佳）非平衡接口、共用信号地，故电气性能不佳4）接口处各信号容易产生串扰）接口处各信号容易产生串扰5）未规定连接器）未规定连接器一、一、 RS-423-A/RS-422-A串行通信总线串行通信总线1、 RS-423-A/RS-422-A 的产生的产生1977年年EIA（Electronic Industri

9、es Association,（美国）电子（美国）电子工业协会）制定了新标准工业协会）制定了新标准RS-449 ，RS-423-A/RS-422-A 是是RS-449标准的一个子集，标准的一个子集，RS-485是是RS-422-A 的一个变型。的一个变型。串行通信标准总线串行通信标准总线RS-422/RS-485RS-422/RS-485串行通信总线串行通信总线3.2.2 RS422/485接口 2RS-423A接口 RS-423A接口是为克服RS-232C接口抗干扰能力差而设计，RS-423A接口采用了单端发送、双端接收的传送方式，如图3-6 所示。 3RS-422A接口接口 RS-422A

10、接口采用双端发送双端接受的传送方式 串行通信标准总线串行通信标准总线RS-422RS-4224、 RS-422-A 的主要特点（的主要特点（RS-423-A的传输性能差些）的传输性能差些）1）单端收、发，双极性电源（）单端收、发，双极性电源（-6V+6V）2）信号也是负逻辑）信号也是负逻辑3）抗干扰能力强：平衡传输（与驱动），差分接）抗干扰能力强：平衡传输（与驱动），差分接受受4）传输距离远、速率高。最大距离为）传输距离远、速率高。最大距离为1200m。距离为距离为1200m时速率为时速率为100Kbps；距离为；距离为120m时时速率为速率为1Mbps；距离为；距离为12m时速率为时速率为1

11、0Mbps。5）可连接多个接收器，并且可同时工作。）可连接多个接收器，并且可同时工作。串行通信标准总线串行通信标准总线RS-422RS-4225 5、 RS-232-C/RS-423-A/RS-422-ARS-232-C/RS-423-A/RS-422-A的电气接口电路比较的电气接口电路比较（C）平衡驱动差分接收电路）平衡驱动差分接收电路RS-422-ARS-423-ARS-232-C2V串行通信标准总线串行通信标准总线RS-422RS-4223.2.2 RS422/485接口 RS-485接口 RS-485接口也是采用双端发送双端接受的传送方式。它与RS-422A接口是兼容的，是RS-422

12、A的简化，但是它的线路中可以有多个发送器，每个发送器可以驱动多个负载设备，在传送的两端都要配备平衡电阻。利用RS485接口，可以在传输中实现多个发送器和多个接收器共用一条线路（1对），组成一个485网络，但只能实现半双工的双向通信，这足以满足大多数工业控制网络的要求。RS-485串行通信总线串行通信总线 1、RS-485RS-485是是RS-422-A 的一个变型，二者的区别如下：的一个变型，二者的区别如下：1）RS-422为全双工，而为全双工，而RS485为半双工；为半双工；2）RS-422采用两采用两对平衡差分信号线，对平衡差分信号线，RS-485只需其中的一只需其中的一对，更适合多站互连

13、。对，更适合多站互连。（b）RS-422（a）RS-485串行通信标准总线串行通信标准总线RS-485RS-485串行通信总线串行通信总线 2、RS-422与与RS-485比较比较项项 目目RS-422RS-422RS-485RS-485动作方式动作方式差动方式差动方式差动方式差动方式可连接的台数可连接的台数1 1台驱动器、台驱动器、1010台接收器台接收器3232台驱动器、台驱动器、3232台接收器台接收器传输最大距离传输最大距离1200m1200m1200m1200m传输最大速率传输最大速率12m12m10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps120m120m1Mbps1Mbps1M

14、bps1Mbps1200m1200m100Kbps100Kbps100Kbps100Kbps驱动器输出电压最大值驱动器输出电压最大值-0.25V - +6V-0.25V - +6V-7V - +12V-7V - +12V驱动器输出驱动器输出信号电平信号电平无负载无负载5V5V5V5V有负载有负载2V2V1.5V1.5V驱动器负载阻抗驱动器负载阻抗100100 5454 接收器输入电压范围接收器输入电压范围-7V -7V +7V+7V-7V -7V +12V+12V接收器输入敏感度接收器输入敏感度200mV200mV200mV200mV接收器输入阻抗接收器输入阻抗4k4k 12k12k 串行通信

15、标准总线串行通信标准总线RS-485RS-485串行通信总线串行通信总线3、RS-485电平转换芯片电平转换芯片常用的有常用的有MAX481E/483E/485E/487E/1487E、 SN76176等芯片，实现等芯片，实现TTL电平到电平到RS-485电平的转换；电平的转换； MAX488E/490E等芯片，实现等芯片，实现TTL电平到电平到RS-422电平的转换。这些芯片均为单电平的转换。这些芯片均为单5V电源供电。电源供电。串行通信标准总线串行通信标准总线RS-485RS-485串行通信总线串行通信总线4、RS-485/RS-422连接电路（两点连接）连接电路（两点连接）传输介质为双绞

16、线，如用计算机网络线。传输介质为双绞线，如用计算机网络线。R1为匹配电阻，消为匹配电阻，消除反射信号。除反射信号。双绞线的特性双绞线的特性阻抗。一般要求节阻抗。一般要求节距比距比D/d=10，D为为节距、节距、d为线外径；为线外径；若使用若使用12mm平方平方的双绞线，每米的双绞线，每米100匝时特性阻抗为匝时特性阻抗为123欧姆，每米欧姆，每米40匝时特匝时特性阻性阻 抗为抗为129欧姆。欧姆。（b）RS-422（a）RS-485串行通信标准总线串行通信标准总线RS-485RS-485串行通信总线串行通信总线5、RS-485/RS-422连接电路（多点连接）连接电路（多点连接）全双工全双工R

17、S-422半双工半双工RS-485串行通信标准总线串行通信标准总线RS-485RS-485串行通信总线串行通信总线PC机 RS-232CTXDRXD232/485转换器AB120MAX487EROREDEDIBAAT89C52P1.7RXD1 # 从机TXD图 10-25 PC机与多个单片机系统构成的RS-485通信网络MAX487EROREDEDIBAAT89C52P1.7RXD2 # 从机TXDMAX487EROREDEDIBAAT89C52P1.7RXDn # 从机TXD120232电平485电平TTL电平RS485基础OCI6ARS232主机为PCRS485主机为PLCTD3000TD

18、3000TD3000RS232主机为PCTD3000OCI6A单主机多从机单主机单从机或RS485TD3000RS485基础通信方式通信方式 采用主机“轮询”，从机“应答”的点对点通信方式，变频器为从机。 主机使用广播地址发送命令时，从机不允许应答。 从机在最近一次对主机轮询的应答帧中上报当前故障信息。 通信准备通信准备 用从机键盘设置变频器串行接口通信参数：本机地址、波特率、数据格式。 具备RS232的主机可以使用通信接口转换器（ OCI6A）完成到RS485的转换。RS485通讯协议数据帧结构数据帧结构 帧头：起始字节、从机地址。 帧尾：校验数据（异或校验）。 用户数据：参数数据和过程数据

19、两部分。 参数数据：功能码操作命令/响应、功能码号、功能码设定/实际值。 在短帧中没有参数数据。过程数据：主机控制命令/从机状态响应、主机运行主设定/从机运行实际值。数据帧格式示意图起始字节（字节）从机地址（字节）帧头用户数据帧尾参数数据过程数据异或校验（字节）功能码号（字节）控制/状态字（字）主设定/实际值（字）功能码操作命令/响应（字节）功能码设定/实际值（字）RS485通讯协议特殊报文（起始字节特殊报文（起始字节=68H=68H），用于获取从站的软件版本和机器型），用于获取从站的软件版本和机器型号号控制器至变频器:变频器至控制器:发送顺序（字节）起始字节从机地址软件版本机器型号异或校验1

20、2345发送顺序（字节）起始字节从机地址55H12345AAH6软件版本异或校验6A5HRS485通讯协议短帧（起始字节短帧（起始字节=7EH=7EH）起始字节从机地址控制字异或校验运行数据设定控制字发送顺序（字节）字节定义数据区校验控制区地址头运行数据设定控制器至变频器：1234567起始字节从机地址状态字异或校验实际运行数据状态字发送顺序（字节）字节定义数据区校验状态区地址头实际运行数据变频器至控制器：1234567RS485通讯协议长帧（起始字节长帧（起始字节=02H=02H） 起始字节从机地址功能码号异或校验运行数据设定控制字控制字命令字发送顺序（字节）字节定义数据区校验参数区命令区地

21、址头控制区功能码设定值运行数据设定控制器至变频器：1234567891011功能码设定值起始字节从机地址功能码号异或校验实际运行数据状态字状态字响应字发送顺序（字节）字节定义数据区校验参数区命令区地址头控制区功能码实际值实际运行数据变频器至控制器：1234567891011功能码实际值RS485通讯协议帧头帧头 帧头：一个字节 帧头是主机发布命令或从机回应主机响应的第一个字节，不论是主机还是从机，都在收到该字节后开始记录有效数据。 为确保能准确识别报文头，要求两个通信帧之间保持2个字节传输时间以上的总线空闲时间。数据帧格式示意图起始字节（字节）从机地址（字节）异或校验（字节）76543210用

22、户数据=7EH：短帧=02H：长帧=68H：特殊报文RS485通讯协议从机地址从机地址 数据含义：从机的本机地址 从机地址范围2 126，127为广播地址，0、1号地址保留。从站数目超出29个，要求使用中继器，同时中继器将占用从机数目。从机的群组地址与本机地址不同时使用。地址字节最高位为0表示是本机的单机地址，为1表示是群组地址。数据帧格式示意图起始字节（字节）从机地址（字节）异或校验（字节）76543210用户数据单机地址或群组地址=0：单机地址=1：群组地址RS485通讯协议命令字（响应字）命令字（响应字）+ +功能码号（功能码号（2 2个字节，个字节，16BIT16BIT） 数据含义：主

23、机发送的命令或从机对命令的应答。 功能码组号范围016（BIT8BIT11），功能码的范围099（BIT0BIT7），参见TD3000 先发高字节，再发低字节的原则151413121110 9 8 7 6 5 41230功能码号命令/响应字（码）功能码组号数据帧格式示意图起始字节（字节）从机地址（字节）异或校验（字节）功能码号（字节）控制/状态字（字）主设定/实际值（字）功能码操作命令/响应（字节）功能码设定/实际值（字）RS485通讯协议. 命令字（码）命令字（码） 预留313， 15请求 更 改 功 能 码 参数 并存 储 至 EEPROM14请求 更 改 功 能 码 参数 数 据2请求

24、读取 功能 码 参数 数 据1无任 务0功 能 描 述命 令 字 （ 码 ）预 留8 15无 法 执 行 ， 错 误 信 息 用 功 能 码 实 际 值 的 低 字 节 表 示 （ 此 时 并 不 返 回 功 能 码 值 ）7预 留26功 能 码 参 数 操 作 正 确 （ 读 取 或 更 改 ）1无 响 应0内 容 描 述响应 字 （ 码 ）. 响应字（码）响应字（码） RS485通讯协议. 响应字（码）响应字（码） 参数操作错误（响应字=7时）内容定义列表预留其它参数数据无法更改（运行中不可更改）101密码错误12参数数值超限2参数不允许设置（参数只读）1非法参数号0内容描述错误号RS48

25、5通讯协议功能码设定功能码设定/ /实际值（实际值（2 2个字节，个字节，16BIT16BIT） 对应功能码号的参数值或错误参数代码。当功能码操作正确时，功能码的实际返回值用一个字（2个字节）表示；如果功能码操作不正确则用低字节返回操作错误代码，此时高字节为0；遵循先发高字节，再发低字节的原则151413121110 9 8 7 6 5 41230数据帧格式示意图起始字节（字节）从机地址（字节）异或校验（字节）功能码号（字节）控制/状态字（字）主设定/实际值（字）功能码操作命令/响应（字节）功能码设定/实际值（字）功能码设定/实际值功能码操作错误代码RS485通讯协议控制控制/ /状态字（状态

26、字（2 2个字节，个字节，16BIT16BIT） 151413121110 9 8 7 6 5 41230数据帧格式示意图起始字节（字节）从机地址（字节）异或校验（字节）功能码号（字节）控制/状态字（字）主设定/实际值（字）功能码操作命令/响应（字节）功能码设定/实际值（字）RS485通讯协议 控制控制字定义字定义值1010101控制字（位）bit0 bit1 bit2 bit3 0含义运行命令方式0停车方式1停车命令无效方式2停车命令无效方式2停车命令变频器输出允许变频器输出禁止功能描述起动变频器减速停车变频器自由停车以所能达到的最快方式停车封锁PWM输出方式1停车命令RS485通讯协议 控

27、制控制字定义字定义值控制字（位）含义功能描述bit51给定积分器工作允许允许给定积分器工作 0给定积分器工作禁止停止给定积分器工作，并保持当前的给定积分器输出bit61频率设定有效 0频率设定无效频率设定值无效,频率设定值清0.bit701故障复位故障复位。如果故障仍存在则变频器进入禁止工作状态 0无意义0点动正转停止bit81点动正转RS485通讯协议 控制控制字定义字定义值控制字（位）含义功能描述bit9点动反转 点动反转停止bit10主站控制有效主站下发的当前控制字和运行设定值有效 主站控制无效主站下发的当前控制字和运行设定值无效，变频器保持前一次的控制字和运行设定值bit14运行方向正

28、转 运行方向反转bit1113，bit15、4101010未定义预留RS485通讯协议 响应响应字定义字定义值1010101控制字（位）bit1 bit2 bit3 bit4 0含义准备工作状态非准备工作状态变频器输出允许变频器有故障变频器无故障停机1状态非停机1状态功能描述变频器就绪以所能达到的最快方式停车变频器禁止输出变频器执行停机1命令,处于停机状态RS485通讯协议 响应响应字定义字定义值控制字（位）含义功能描述bit51停机2状态变频器执行停机2命令,处于停机状态 0非停机2状态bit61控制禁止状态 0控制允许状态bit91上位机控制 0本地控制方式0未到达设定频率/速度bit10

29、1到达设定频率/速度因停机1或停机2或变频器故障或异常命令使变频器停机的状态,需控制字恢复到准备运行状态使其复位变频器只允许本地控制（面板和端子）RS485通讯协议 响应响应字位定义字位定义值控制字（位）含义功能描述bit11变频器运行状态 变频器停止状态bit15变频器接受出错 变频器接收正确本位表示来自控制器的通讯帧经校验出错，控制器应再次发送该帧。bit0预留bit78预留bit1214，1010预留RS485通讯协议 运行数据设定值运行数据设定值/运行数据实际值（运行数据实际值（16BIT） 运行数据设定值由用户根据控制要求来设定，通过设定功能码的形式来实现， 包括：运行设定频率、设定

30、转速、设定线速度、闭环设定等等。 运行数据实际值是由设定值来决定 ，如：实际运行频率、实际转速等。 当状态字反映出运行故障时，实际值将为故障代号。故障代号如下：15 14 13 12 1110 9876541230数 据帧 格式 示意 图起始字节（字节）从机地址（字节）异或校验（字节）功能码号（字节）控制/状态字（字）主设定/实际值（字）功能码操作命令/响应（字节）功能码设定/实际值（字）RS485通讯协议 故障代号故障代号故障代号故障含义0无故障1变频器加速运行过电流(E001)2变频器减速运行过电流(E002)3变频器恒速运行过电流(E003)4变频器加速运行过电压(E004)5变频器减速

31、运行过电压(E005)6变频器恒速运行过电压(E006)7变频器控制过电压(E007)8输入侧缺相(E008)9输出侧缺相(E009)10功率模块故障(E010)11功率模块散热器过热(E011)12整流桥散热器过热(E012)13变频器过载(E013)14电机过载(E014)15外部设备故障(E015)RS485通讯协议16EEPROM读写错误(E016)17RS485通信错误(E017)18接触器未吸合（E018）19电流检测电路故障(E019)20CPU错误(E020)21模拟闭环反馈断线故障(E021)22外部电压/电流给定信号断线故障(E022)23键盘EEPROM读写错误(E023

32、)24调谐错误(E024)25编码器错误(E025)26 变频器掉载(E026)27 制动单元故障(E027)28 参数设定错误(E028)29 保留(E029) 保留 62 保留(E062)63输入欠压(P.OFF) 故障代号故障代号RS485通讯协议 校验和校验和 数据含义：数据帧校验和计算结果。 数据类型：16进制，单字节。 计算方法：连续异或。7 6 5 41230数据帧格式示意图起始字节（字节）从机地址（字节）异或校验（字节）功能码号（字节）控制/状态字（字）主设定/实际值（字）功能码操作命令/响应（字节）功能码设定/实际值（字）进行异或计算RS485案例 应用案例应用案例 说明：使

33、用通信控制变频器时，请先检查硬件是否连接好。同时，将变频器的通信数据格式，波特率，以及通信地址设置好。如果是用在PROFIBUS上，还需选定PPO参数（F9参数组）。本文例子中默认变频器使用长桢进行通信。1、以50Hz运行2#变频器。（此例需要将变频器频率设定成F0.03=6）起始字节从机地址命令字功能码号设定高位设定低位控制高位控制低位主设定高位主设定低位校验码020200000000047F1388E22、使2#变频器减速停机起始字节从机地址命令字功能码号设定高位设定低位控制高位控制低位主设定高位主设定低位校验码020200000000047E1388E3RS485案例应用案例应用案例3、

34、读取2#变频器功能码F3.06（此命令会同时运行变频器）起始字节从机地址命令字功能码号设定高位设定低位控制高位控制低位主设定高位主设定低位校验码020213070000047F1388F6 4、将2#变频器功能码F0.10变频器加速时间设成30S。对正在运行中的变频器，此命令会使变频器减速停机。若欲不影响变频器运行状态，只需将该桢中的控制低位改成7FH。起始字节从机地址命令字功能码号设定高位设定低位控制高位控制低位主设定高位主设定低位校验码0202200A012C047E1388E4RS485案例应用案例应用案例5、复位发生了故障的2#变频器起始字节从机地址命令字功能码号设定高位设定低位控制高

35、位控制低位主设定高位主设定低位校验码0202000A012C04FE138844 6、点动正转2#变频器起始字节从机地址命令字功能码号设定高位设定低位控制高位控制低位主设定高位主设定低位校验码0202000A012C057E1388C5RS485案例应用案例应用案例7、点动反转2#变频器起始字节从机地址命令字功能码号设定高位设定低位控制高位控制低位主设定高位主设定低位校验码0202000A012C067E1388C68、关于TD3000参数定标的说明：A）频率的定标为1：100 欲使变频器按50Hz运转，则主设定应为1388H（5000）B）时间的定标为1：10欲使变频器加速时间为30S，则功

36、能码设定应为012CH（300）C）电流的定标为1：10若变频器反馈电流为012CH，则该变频器当前电流为30A。D）其他（如端子输入，输出）请参考TD3000用户手册。 RS485案例9、TD3000通信协议需要注意的事项 当变频器自由停车，紧急停车后（用停机方式1，2停机后），上位机必须发送例2桢，使变频器从不可运行状态回到可运行状态，这一桢类似复位桢。当变频器在不同运行方式切换时，也必须添加例2桢。例如，当前变频器受例6驱动处于正转点动状态，此时可用下面桢使之点动停止。若要变频器回到正常运行状态（非点动），则还必须发送该桢一次。这桢之后才能发送变频器运行命令。（例1桢）起始字节从机地址命

37、令字功能码号设定高位设定低位控制高位控制低位主设定高位主设定低位校验码0202000A012C047E1388C4 编程心得 1、数据包提供起始字节、地址、异或校验等校验手段 2、主机设计为建立三次握手呼叫过程 3、报文间要保证有2个字节传输时间的间隔 4、主机握手等待时间和从机最长响应时间为7字节传输时间（参考西门子 通信协议的最长响应时间），超时则判定为通信失败 5、主站对从站的“轮询”可以建立在一个用户定义的轮询链表上（可选功能） 6、在轮询链表内的每一个从站，主站必需定期轮询，包括无应答时，应呼叫三次，既保证能及时发现从站的通信故障，又能实现“即插即用”的功能 7、从站在一定时间间隔后

38、若未接收到任何报文则认为发生断线故障，随后进入故障安全状态3.2.3 USB技术1USB接口技术简介 USB是英文Universal Serial BUS的缩写，中文含义是“通用串行总线”。 USB用一个4针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。 USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。3.2.3 USB技术2USB的版本 第一代：USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps。1996年推出。 第二代：USB 2.0的最大传输速率高达480Mbps。USB

39、1.0/1.1与USB 2.0的接口是相互兼容的。 第三代：USB 3.0 最大传输速率5Gbps, 向下兼容USB 1.0/1.1/2.03.2.3 USB技术 3USB的应用 USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口，其规格是由Intel、NEC、Compaq、DEC、IBM、Microsoft、Northern Telecom联系制定的。 一个USB接口理论上可以支持127个装置，但是目前还无法达到这个数字。其实，对于一台计算机，所接的周边外设很少有超过10个的，因此这个数字是足够我们使用的。 3.2.3 USB技术USB接口速度： USB2.0有高速、全速和低速三种工作速度

40、，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。 全速和低速是为兼容USB1.1和USB1.0而设计的，因此选购USB产品时不能只听商家宣传USB2.0,还要搞清楚是高速、全速还是低速设备。 USB2.0兼容USB1.1，但在兼容时USB2.0设备只能工作在全速状态下。3.2.3 USB技术4USB 与 IEEE1394 1)、USB与IEEE1394的相同点: 两者都是一种通用外接设备接口。 两者都可以快速传输大量数据。 两者都能连接多个不同设备。 两者都支持热插拨。 两者都可以不用外部电源。 2)、USB与IEEE1394的不同点: 两者的传输速率不同。 两者

41、的结构不同。 两者的智能化不同。 两者的应用程度不同。 3.2.3 USB技术5USB的不同接口与数据线USB A型口 ： 常见Mini B型5Pin接口：Mini B型4Pin接口： 3.2.4 串行通信应用举例常用通信软件编程语音 Visual BASIC（简称VB）是一般程序设计人员在Windows环境下最常用的编程语言，在VB中除了可以调用API函数，完成串行通信的任务之外，更常用、更简便的是使用Visual Basic提供的Communications控件（以下简Comm.控件），来完成各种串行通信的任务。3.2.4串行通信应用举例 1Visual Basic的Communicati

42、ons控件1）Comm控件的添加2）Comm控件概述3）Comm控件的重要属性4）Comm控件的事件3.2.4串行通信应用举例1）Comm控件的添加 用鼠标右击VB的控件工具箱，这时会显示一个弹出式菜单，选择其中的“部件”菜单项，就会出现一个部件对话框， 3.2.4串行通信应用举例2）Comm控件概述 Comm控件提供了一系列标准通讯命令的使用界面。使用它可以建立与串行端口的连接，通过串行端口连接到其他通讯设备（例如调制解调器）、发出命令、交换数据，以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误。利用它可以进行诸如拨打电话号码、监视串行端口的输入数据乃至创建功能完备的终端程序等功能。3.2.4串行通

43、信应用举例3）Comm控件的重要属性CommPort：设置或返回通信端口号Settings：用字符串的形式设置或返回串 行通信的帧格式PortOpen：设置通讯端口的状态 Input： 从输入缓冲区读取数据，并删除输入缓冲 区中的字符InBuffeCount：设置接收缓冲区中的字符数InputLen： 设置返回Input属性从接收缓冲区读取 的字符数Output： 向发送缓冲区传送数据。InputMode：设置或返回 Input属性取回的数据的类 型。Sthreshold：设置并返回发送缓冲区中允许的最小字 符数3.2.4串行通信应用举例4）Comm控件的事件 Comm控件只有一个事件，即On

44、Comm事件。当发生接收错误、因收到数据使得接收缓冲区的字符大于规定值或者因发送数据使得发送缓冲区中的字符数少于规定数或者从MODEM传递来的各信号线发生变化等等都会产生OnComm事件。所以当发生OnComm事件后，在其处理程序中，首先要检查Comm控件的CommEvent属性，然后根据不同的情况分别进行处理。3.2.4串行通信应用举例 2简单的串行通信程序 1）首先定义一个字符串，用于保存串口接收到的数据； 2）设置COM1，基本工作方式（9600波特，无奇偶校验，8位数据，一个停止位）； 3）Comm控件的InputLen属性设为0，表明读取接收缓冲区时是把整个缓冲区全部读取；打开串行口

45、； 4）发送命令给MODEM;预期应该从串口COM1收到“OK”字符响应，用DOLOOP循环等待数据的返回，当收到“OK”响应后，把它送到Instring字符串中； 5）最后关闭串行口。3.3 现场总线技术现场总线技术本节主要内容本节主要内容 3.3.1 现场总线的定义 3.3.2 现场总线与RS-232、RS-485的本质区别 3.3.3 基金会现场总线 3.3.4 ProfiBus总线 3.3.5 控制器局域网总线CAN 3.3.6 ControlNet总线 3.3.7 现场总线的应用3.3.1现场总线的定义 不同的文章对应现场总线与现场总线控制系统的定义有不同的说法。 根据国际法电工委员

46、会IEC1158定义：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。 3.3.2 现场总线与RS-232、RS-485的本质区别 1）现场总线技术以 ISOOSI模型为基础，隐 去OSI第3、4、5层。 2）具有完整的软件支持系统，能够解决总线控 制、冲突检测、链路维护等问题。 3）现场总线设备自动成网，无主从设备之分 或允许多主存在。 4）在同一个层次上不同厂家的产品可以互换， 设备之间具有互操作性。3.3.3 基金会现场总线 基金会现场总线（Foundation Field Bus，FF）： 是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良

47、好发展前景的技术。 它以ISO开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言，规定了通用的功能块集。 3.3.3 基金会现场总线 基金会现场总线分低速HI和高速HZ两种通信速率。1）HI的传输速率为31.25kbps，通信距离可达1900m，支持总线供电。2）HZ的传输速率分为1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离分别为750m和500m。 3.3.3 基金会现场总线 这种控制系统还可以与别的系统或特定的计算机进行信息交换，构成各种高性能的控制系统。1）

48、基金会现场总线系统是为适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术的需要而专门设计的。2）基金会现场总线的系统是开放的，可由不同制造商生产的测量、控制设备构成。3）基金会现场总线的最大特色就在于它不仅仅是一种总线，而且是一个网络系统。3.3.4 ProfiBus总线 ProfiBus 是德国标准DIN19245 和欧洲标准EN50170的现场总线标准，它由以下三部分组成BUS。 ProfiBusDP ProfiBusFMS ProfiBusPA 3.3.4 ProfiBus总线 DP型用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。 FMS意为现场信息规范，FMS型适用于纺

49、织、楼宇自动化、可编程序控制器、低压开关等。 PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IECll582标准。它采用了OSI模型的物理层、数据链路层。3.3.5 控制器局域网总线CAN CAN（Control Area Network）即控制器局域网络。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。 由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前己不再局限于汽车行业，而向过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN己经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。 3.3.5 控制器局域网总线CANCAN总线特点可概括如下：1）CAN为多

50、主方式工作。2）CAN网络上的节点信息分成不同层次的优先级，可满足不同的实时要求3）CAN采用非破坏性总线仲裁技术。4）CAN只许通过报文滤波，可实现点对点、一点对多点及全局广播传输方式。5）CAN的直接通信距离是10km（速率5kbps以下），通信速率最高可达1Mbps。6）CAN上的节点数取决于总线驱动电路，最多可达110个。7）CAN采用短帧结构。8）CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。9）CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。10）CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以便总线上其他节点的操作不受影响。3.3.6 Contro

51、lNet总线 1应用领域 随着国际自动化系统网络技术的不断进步，ControlNet International 到目前为止，成员公司已扩展到50多个，其中不乏世界知名的大公司，如ABB Roboties、Honeywell Inc、Toshiba International。ControlNet可广泛应用于交通运输、汽车制造、冶金、矿山、电力、食品、造纸、水泥、石油化工、娱乐及其它各个领域的工厂自动化和过程自动化。3.3.6 ControlNet总线 2技术特点1）CtrolNet是高速的控制和I/O网络，具有增强的I/O性能和点对点通讯能力，支持多主方式，可以从任何一个节点访问整个网络。2

52、）对于离散和连续过程控制应用场合，均具有确定性和可重复性。3）先进的生产者/消费者网络模型，最大限度的优化了带宽的利用率，并可构成多主、主/从、对等的通讯结构；媒体访问算法确保了控制信息传送时间的准确性。4）具有灵活的安装选择，可使用各种标准的低价同轴电缆，也可使用具有强抗干扰性和本征安全性的光纤，并支持媒体冗余方式。3.3.6 ControlNet总线 3通信模式 ControlNet在单根电缆上支持两种信息传输： 一种是对时间有苛刻要求的控制信息和I/O数据，ControlNet授予他们最高优先权，保证其不受其他信息的干扰。 二是无时间苛求的信息和程序上/下载，他们被授予较低的优先权，在保

53、证第一种信息传输的条件下进行传递。 3.3.7现场总线的应用 在宁波台州温州高速公路的大溪湖雾岭隧道中，成功地采用Profibus现场总线技术，用于交通流量检测控制系统、隧道通风检测控制系统和隧道照明检测控制系统，如图3-13（下页）所示。下面着重介绍Profibus现场总线在交通流量检测控制系统中的应用。3.3.7现场总线的应用3.3.7现场总线的应用 交通检测与诱导控制系统在不断监测隧道内车辆、交通状况的情况下，根据系统预定控制方案进行隧道交通的控制和对车辆的诱导控制，交通检测与诱导控制系统可以完成如下6大功能： 1）左、右线隧道组成一条冗余的环形光缆Profibus现场总线连接各区域控制

54、器。 2）使用光缆OLM/S3、OLM/S4、Profibus现场总线无需通过中继器就可达到2850m的传输距离。3.3.7现场总线的应用 3）本方案通过在每个区域控制器上设置Profibus现场总线光缆OLM模块，构筑了整个系统的环形Profibus现场总线，完全能够满足现场传输的要求。 4）Profibus现场总线在此应用情况下可以达到5Mbps（位/秒）的传输速率。 5）通过冗余的环形光缆总线，为现场控制器和中央控制管理系统构筑了一个可靠性高的数据高速公路，即使在火灾、灾难、鼠害等极端情况下，也可保证整个系统的完整性和可靠性。 6）使用Profibus现场总线具有传输速率高、传输距离远、可靠性高、响应速度快等优点。3.4 工业以太网工业以太网 本节主要内容 3.4.1 工业以太网的定义 3.4.2以太网与现场总线的整合 3.4.3常见工业以太网设备3.4.1 工业以太网的定义 工业以太网总线和我们现在使用的局域网是一致的，它采用统一的TCP/IP协议，避免不同协议间通讯不了的困扰，它可以直接和局域网的计算机互连而不要额外的硬件设备，它方便数据在局域网的共享，它可以用IE浏览器访问终端数据，而不要专门的软件，它可以和现有的基于局域网的ERP(Ent