计算机接口技术及应用 第9讲 控制网络技术(2 现场总线).pdf

本讲主要内容

控制网络相关的标准
《计算机接口技术及应用》讲义EIA-RS232,EIA-485,DeviceNet(CAN),HART,ASi,
ProfiBus,FoundationFieldbus,ModBus,ModBusplus,
ModBus/TCP
如何选择最合适的控制网络?考虑以下条件
第9讲控制网络技术(2)
物理层的限制
——现场总线
数据帧传输延迟(确定性延迟和随机延迟)
数据帧利用率(用户数据长度比数据帧长度)
成本也是重要因素

控制网络相关的术语控制网络相关的标准

RS232下面这些术语都分别表示控制网络的一种标准
RS485/422
CANRS232RS485DeviceNetHART
ModBusEIA-232RS422CAN4-20mAloop
TCP/IP
ProfiBusASiModBus/TCPModBus
先进控制网络
现场总线(FieldBus)(注:据不完全统计,超过200种)ProfiBusTCP/IPModBusplus
物理层标准(Standard),无线,有线,光纤,调制,编码FoundationFieldbus
Cable
令牌(Token),令牌环(Token-Ring),主-从轮询,多主
IndustrialEthernet
协议(Protocol)标准,等等RadioandWireless
按照OSI模型，可以把
?FiberOptics
您还听说哪些与网络有关的术语?它们分别什么意义?这些标准的简单分类！

(控制网络标准1)RS232标准“DTE和DCE对”之间数据传输过程

RS232的历史历史
1969年,“EIA-232标准”由EIA(美国电子工业联合会)提出
1988年,用现在“RS232接口标准”代替EIA-232
1991年,被写入ISO2110
众所周知,EIA-232是为连接DTE(PC)和DCE(Modem)
特点:EIA仅详细定义了电气标准和连接器机械标准(OSI的第1层),
无具体的协议定义

1ChassisGND11ChassisGND1
2TransmitData(TxD)22ReceivedData(RxD)2
3ReceivedData(RxD)33TransmitData(TxD)3
4RequestToSend(RTS)44DataTerminalReady(DTR)4
5ClearToSend(CTS)55SignalGND5
6DataSetReady(DSR)66DataSetReady(DSR)6
7SignalGND77RequestToSend(RTS)7
8DataCarrierDetect(DCD)88ClearToSend(CTS)8
20DataTerminalReady(DTR)209RingIndicator(RI)9
22RingIndicator(RI)22DTE(Computer)DCE(Modem)
DTE(Computer)DCE(Modem)
DB25ConnectorDB9Connector

1
RS232的特点和应用(控制网络标准2)RS485(/422)标准

至今仍广泛用于DTE之间“零/无调制”方式传送数据
采用NRZ编码方式,异步传输EIA-485也是由EIA提出,用来替代EIA-232实现
远距离传输,定义两种标准
采用双绞线连接,半双工:EIA-485(允许多主或主-从)
采用一对双绞线连接,全双工:EIA-422(仅支持主-从)
采用NRZ编码方式,异步传输,差分驱动和接收
EIA仅详细定义了电气标准,无专用连接器
局限
(Limitations)同RS232一样,也称为RS485和RS422
限于Peer-to-Peer,而且DTE必须具有”智能芯”(smartchip,microcontroller)
在中速(如19.2Kbps),DTE之间距离小于15m典型的RS485网络示例
逻辑电平电压(“1”:-10V,“0”:+10V)不兼容TTL电平电压(“1”:+5V,“0”:0V)
典型的RS422网络示例
总结:RS232仅规定电气和连接标准,无协议规定,它仅是一种接口而不是现场总线

采用RS485的控制网络示例采用RS422的控制网络示例

下图是采用RS485标准(半双工)的多主或主-从控制网络下图是采用RS422标准(全双工)的主-从控制网络

RS485TransceiverRS485TransceiverRS422TransceiverRS422Transceiver
TTLRtAARtTTLTTLRtRtTTL
TxDBBTxDTxDRxD
T/RT/RR