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RS485 与 Modbus、BACnet协议的区别

2022-08-29 07:28:25

现在很多人都混淆通讯接口和通讯协议的概念,很多人认为RS485就是通讯协议,这是一种误解;RS485只不过是一个标准的通讯接口,而通讯协议是在不同设备间互相交换数据的数据格式、数据结构的定义和表述。

一、RS485通讯接口

RS485是一种通讯接口标准,不是一种协议,RS485接口标准可以承载多种协议,比如:Modbus RTU、BACnet
MS/TP、CAN总线等。

RS485由RS232和RS422发展而来,弥补了抗干扰能力差、通信距离短、速率低的缺点,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接在同一条主线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围。

RS485可以采用二线和四线两种方式,四线制只能点对点通讯,所以很少用;二线制可以实现真正的多点双向通信。其主要特点如下:

1、采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力强,即抗噪声干扰性好,因而通信距离远,最大传输距离大约为1200m(备注:传输距离与速度成反比,传输越快,距离越近)

2、通讯速率快、最高可到10M b/s

3、总线站点多,最多可以带255个站点

二、Modbus 协议

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)和设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。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。

Modbus协议是主从结构的协议,就是一条总线只能有一台主机,其余全部是从机。通讯机制为轮询机制,只有主机问到该从机,从机才可以和主机通讯。这就构成了从机多了通讯速度明显变慢,如果总线上有一台主机有问题,可能致使总线通讯停顿或停止。

1Modbus具有以下几个特点:

1)标准、开放,用户可以免费、放心地使用Modbus协议,不需要交纳许可证费,也不会侵犯知识产权。

2)Modbus可以支持多种电气接口,如RS-232、RS-485、RJ45等,还可以在各种介质上传送,如双绞线、光纤、无线等。

3)Modbus的帧格式简单、紧凑,通俗易懂。用户使用容易,厂商开发简单。

2Modbus 寄存器种类说明

1) 线圈状态:输出端口,可设定端口的输出状态,也可以读取该位的输出状态;

2)离散输入状态:输入端口,通过外部设定改变输入状态,可读但不可写;

3)保持寄存器:控制器运行时被设定的某些参数,可读可写;

4)输入寄存器:控制器运行时从外部设备获得的某些参数,可读不可写。

3Modbus 功能码描述

功能码可以分为位操作和字节操作,位操作的最小单位是Bit,字节操作的最小单位为2个字节(Byte)。Modbus有20几种功能码,用来读写和操作设备和寄存器。

(1)位操作指令:读线圈状态01H、读离散输入状态02H、写单个线圈05H、写多个线圈0FH。

(2)字节操作指令:读保存寄存器03H、读输入寄存器04H、写单个保存寄存器06H、写多个保存寄存器10H。


三、BACnet协议

BACnet协议由美国暖通、空调和制冷工程师协会(ASHRAE ) 组织的 标准项目委员会135P (Stand Project Committee即SPC 135P)历经八年半时间开发的。BACnet协议是针对采暖、通风、空调、制冷控制设备所设计的,同时也为其他楼宇控制系统(例如照明、安保、消防等系统)的集成提供一个基本原则。

BACnet协议是多主、令牌结构的协议,总线上的所有控制器只要得到令牌可以作为主机,所有是点对点通讯的协议。BACnet遵循统一的标准协议,任何使用标准BACnet协议的产品,原则上是可以兼容、通用的。

1BACnet具有以下几个特点:

1)标准、开放,用户可以免费、放心地使用BACnet协议,不需要交纳许可证费,也不会侵犯知识产权。目前,支持BACnet协议的厂家超过几千家,支持BACnet协议的产品超过几万种。

2)BACnet可以支持多种电气接口,如RS-232、RS-485、RJ45等,还可以在各种介质上传送,如双绞线、光纤、无线等。

3)BACnet的帧格式复杂;用户使用不容易,厂商开发比较难。

2BACnet 对象、服务和功能组


在BACnet中,把对象的方法称为服务,对象及其属性提供了对一个楼宇自控设备“网络可见信息”的抽象描述,而服务提供了如何访问和操作这些信息的命令和方法。BACnet设备通过在网络中传递服务请求和服务应答报文实现服务。BACnet定义了35种服务,并将其划分为6个类别:
(1)报警与事件服务(Alarm and Event Services)包含8种服务处理环境状态的变化,提供了BACnet设备预设的请求值改变通告、请求报警或事件状态摘要、发送报警或事件通知、收到报警通知确认等方法;
(2)文件访问服务(File Access Services)包含2种服务,提供读写文件的方法,包括上/下载控制程序和数据库的能力;
(3)对象访问服务(Object Access Services)包含9种服务,提供了读、修改和写属性值以及增删对象的方法;
(4)远程设备管理服务(Remote Device Management Services)包含11种服务,提供对BACnet设备进行维护和故障检测的工具、方法;
(5)虚拟终端服务(Virtual Terminal Services)包含3种服务,提供了一种面向字符的数据双向交换机制,使其他具有专有特性的楼宇自控设备成为一个BACnet虚拟终端并使BACnet网络能对其进行重构;
(6)网络安全服务(Network Security Services)包含2种服务,提供对等实体验证、数据源验证、操作者验证和数据加密等功能。

BACnet功能组规定了实现特定控制功能所需的对象和服务的组合。BACnet已定义了13个功能组,包括时钟功能组、事件响应功能组、文件功能组、虚拟终端功能组、设备通信功能组等。


3BACnet设备级别和设备等级说明

在实际的楼宇自动化系统中,没有必要也不可能所有的设备都支持、包含上述所有的对象和服务。因此,BACnet定义了6个一致性类别(设备级别)。一致性类别的分级编号为1~6,最低级别是类别1。每个类别都规定了设备要实现的最小服务子集,且包含低级别的所有服务。

为了帮助用户和工程人员确定不同BACnet设备之间的互操作性,需要厂商为每个设备提供标准格式文件以标识设备中己实现的BACnet标准的内容,即文件需包括设备符合BACnet等级的说明。这个文件就是PICS(Proto Implementation Conformance Statement),它包括:
(1)标识厂商和描述设备的基本信息;
(2)设备符合BACnet的级别;
(3)设备所支持的功能组;
(4)设备所支持的基于标准或专有的服务,设备启动或响应服务请求的能力;
(5)设备所支持的基于标准或专有的对象类型及其属性描述;
(6)设备支持的数据链路技术;
(7)设备支持的分段请求和响应。


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