modbus ,profibus,hart等通信协议的介绍

仪表通讯协议分类及其特点学习课件

主讲人：东油

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什么是通讯协议 通讯协议又称通信规程，是指通讯双方对数 据传送控制的一种约定。约定中包括对数据 格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检 纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一 规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链 路控制规程。

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通讯协议分类 常用的仪表通讯协议有： modbus通讯协议 RS-232通讯协议 RS-485通讯协议 HART通讯协议。

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第一讲

Modbus协议

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Modbus协议Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在 1979年末该公司成为施耐德自动化部门的一部分， 现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此 协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网 设备。 由于modbus协议是完全公开透明的，所需 的软硬件又非常简单，这就使它成为了一种通用的 工业标准。许多工业设备，包括PLC,DCS,智能仪 表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。 有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网 络，进行集中监控。

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Modbus通讯协议 特点 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一 种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、 控制器经由网络(例如以太网)和其它设备 之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。 此协议定义了一个控制器能认识使用的消息 结构,而不管它们是经过何种网络进行通信 的。

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modbus通讯方式modbus通讯协议是一种主从式异步半双 工通信协议，采用主从式通讯结构，可以使 一个主站对应多个从站进行双向通信。它描 述了一控制器请求访问其它设备的过程,如 何回应来自其它设备的请求,以及怎样侦测 错误并记录。它制定了消息域格局和内容的 公共格式。

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Modbus协议 Modbus协议包括ASCII、RTU等通讯方式，并没 有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使 用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通 信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行 的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、 数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用主 -从方式，主站发出数据请求消息，从站接收到正 确消息后就可以发送数据到主站以响应请求；主站 也可以直接发消息修改从站的数据，实现双向读写。

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主/从原理

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Modbus协议当在一Modbus网络上通信时,此协议决定 了每个控制器须要知道它们的设备地址,识 别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。 如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用 Modbus协议发出。在其它网络上,包含了 Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的 帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的 网络解决节地址、路由路径及错误

检测的方 法。

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Modbus协议当在网络上通信时，Modbus协议决定了 每个控制器须要知道它们的设备地址，识别 按地址发来的消息，决定要产生何种行动。 如果需要回应，控制器将生成应答并使用 Modbus协议发送给询问方。

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Modbus协议 Modbus协议需要对数据进行校验，串行 协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC 校验，RTU模式采用16位CRC校验。另外， Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际 使用中如果某从站点断开后(如故障或关 机),主端可以诊断出来，而当故障修复后， 网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可 靠性较好。

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Modbus与OSI参考模型

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Modbus之ASCII通讯方式起始位 地址码 功能码 数据区 校验码 停止位

数据帧

地址码：从站的地址(8位) 功能码：主站发送，告诉从站执行功能(8位) 数据区：具体数据内容(N*8位) 校验码：LRC校验(8位) 起始位：用“:”号，(3AH)(ASCII为58) 停止位：用“CR”(0DH),“LF”(0AH) 数据位内容由程序编写，所有信息通讯均用ASCII 码形式发送和接收。

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数据帧

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广播模式(只用于写操作)

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非广播模式

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Modbus之RTU通讯方式起始位 地址码 功能码 数据区 校验码 停止位

地址码、功能码、数据区与ASCII通讯相同。 校验码：CRC校验(16位) 起始位：无字符，保持无信号时间大于10ms 。 停止位：无字符，保持无信号时间大于10ms 。 数据内容由通讯程序编写，所有的信息均用 十六进制形式发送和接收。

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第二讲RS-232通讯协议

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RS-232通讯协议 RS-232是美国电子工业协会EIA (Electronic Industry Association)制 定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推 荐标准”的缩写，232为标识号通常。RS232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会 有两组RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2 。

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RS-232接口