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Modbus和Profibus的區(qū)別?

 淵勇 2015-10-14

一. 引言
現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,不斷促進(jìn)著自動(dòng)化控制技術(shù)及設(shè)備通信技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展。當(dāng)前,PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中,并發(fā)展到由上述設(shè)備相互協(xié)同、共同面向整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中,現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)至關(guān)重要。


1 Profibus協(xié)議簡(jiǎn)介

PROFIBUS 是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一,以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī),已成為最重要的和應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。
PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議包括三個(gè)主要部分:
(1). Profibus-DP:主站和從站之間采用輪循的通訊方式,主要應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信;
(2). PROFIBUS PA:電源和通信數(shù)據(jù)通過(guò)總線并行傳輸,主要用于面向過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊;
(3). PROFIBUS FMS:定義了主站和主站之間的通訊模型,主要用于自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的過(guò)程數(shù)據(jù)交換;
其中,Profibus-DP 是高速網(wǎng)絡(luò),通訊速率達(dá)到12M。Profibus-DP 可以連接遠(yuǎn)程I/O、執(zhí)
行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備, 一條Profibus-DP總線可以最多連接123 個(gè)從站設(shè)備。Profibus-DP的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹(shù)型,通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖,也支持紅外傳輸,采用雙絞線時(shí),不加中繼器最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1.2 公里,最多可以采用9 個(gè)中繼器,最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)9 公里。采用光纖時(shí),最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)100 公里以上,其中采用多膜光纖,兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3 公里,采用單膜光纖時(shí),兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3 公里。


2.2 Modbus協(xié)議簡(jiǎn)介
Modbus協(xié)議是一種適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的主從式串口通訊協(xié)議,它采用查詢通訊方式進(jìn)行主從設(shè)備的信息傳輸,可尋址1-247個(gè)設(shè)備地址范圍。協(xié)議包括廣播查詢和單獨(dú)設(shè)備查詢兩種方式,二者區(qū)別就是廣播查詢不需要從設(shè)備回應(yīng)信息,主、從設(shè)備查詢通訊過(guò)程見(jiàn)圖2:



Modbus協(xié)議常用功能碼如圖3所示:


圖3 Modbus協(xié)議常用功能碼


Modbus協(xié)議有兩種傳輸模式:ASCII模式和RTU模式。同波特率下,RTU模式較ASCII模式能傳輸更多的數(shù)據(jù),所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)大都采用RTU模式。RTU模式下的信息傳輸報(bào)文格式如圖4:


圖4 Modbus RTU信息報(bào)文格式


它沒(méi)有起始位和停止位,而是由至少3.5個(gè)字符間隔時(shí)間作為信息的起始和結(jié)束標(biāo)志。信息幀所有字符位由16進(jìn)制字符0-9、A-F組成。

Modbus RTU通訊協(xié)議幀結(jié)構(gòu):

圖5 RTU通訊協(xié)議幀格式


Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數(shù)據(jù)示例:主設(shè)備查詢。


圖6 主設(shè)備查詢格式


Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數(shù)據(jù)示例:從設(shè)備響應(yīng)。


圖7 從設(shè)備響應(yīng)格式


Modbus
Modbus協(xié)議最初由Modicon公司開(kāi)發(fā)出來(lái),在1979年末該公司成為施耐德自動(dòng)化(Schneider Automation)部門的一部分,現(xiàn)在Modbus已經(jīng)是工業(yè)領(lǐng)域全球最流行的協(xié)議。此協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以 太網(wǎng)設(shè)備。許多工業(yè)設(shè)備,包括PLC,DCS,智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為他們之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)。
不同的接口有不同的速率。

PROFIBUS

PROFIBUS協(xié)議及其網(wǎng)絡(luò)組成
1、Profibus協(xié)議的三個(gè)主要部分:
Profibus  DP(Distributed I/Os):在主站和從站之間采用輪循的通訊方式,主要應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信。
PROFIBUS  PA(Process Automation):電源和通信數(shù)據(jù)通過(guò)總線并行傳輸,主要用于面向過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊。
PROFIBUS  FMS(Fieldbus Message Specification):定義主站和主站之間的通訊模型,主要用于自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的過(guò)程數(shù)據(jù)交換。
2、Profibus網(wǎng)絡(luò)由主站,從站,網(wǎng)絡(luò)部件等構(gòu)成:
主站也被稱做主動(dòng)節(jié)點(diǎn)。包括SIMATIC PLC,SIMATICWinAC控制器,支持主站功能的通訊處理器,IE/PB鏈路模塊以及ET200S/ET200X的主站模塊
典型的從站為傳感器,執(zhí)行器以及變頻器。從站不會(huì)擁有總線訪問(wèn)的授權(quán)。
Profibus的傳輸速度為9.6/19.2/93.75/187.5/500/1500Kbit/s以及3/6/12Mbit/s。
最大節(jié)點(diǎn)數(shù)127(地址0-126)。

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