PLC幾種常見的連接口和通訊協議，你知道有哪些？

工控PLC學習

2022年6月21日 16:43

一、接口的物理結構

1、RS232接口：

計算機通訊接口之一，通常 RS-232 接口以9個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態出現，一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。

2、RS485

RS485無具體的物理形狀，根據工程的實際情況而采用的接口。

二、接口的電子特性

1、RS232：傳輸電平信號接口的信號電平值較高(信號“1”為“-3V至-15V”,信號“0”為“3至15V”)，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平(0~“<0.8v”,1~“>2.0V”)不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。另外抗干擾能力差。

2、RS485：傳輸差分信號邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

三、通訊距離長短

1、RS232：RS232傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為15米，且只能點對點通訊，最大傳輸速率最大為20kB/s。

2、RS485：RS485最大無線傳輸距離為1200米。最大傳輸速率為10Mbps，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離。

采用阻抗匹配、低衰減的專用電纜可以達到1800米！超過1200米，可加中繼器（最多8只），這樣傳輸距離接近10Km。

四、能否支持多點通訊

RS232：RS232接口在總線上只允許連接1個收發器，不能支持多站收發能力，所以只能點對點通信，不支持多點通訊。

RS485：RS485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站通訊能力，這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設備網絡。

五、通訊線的差別

RS232：可以采用三芯雙絞線、三芯屏蔽線等。

RS485：可以采用兩芯雙絞線、兩芯屏蔽線等。在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜（STP-120Ω（用于RS485 & CAN）一對18AWG），而在干擾惡劣的環境下還應采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜（ASTP-120Ω（用于RS485 & CAN）一對18AWG）。

補充：即然RS232傳輸距離只有15米這么短，那么有什么作用呢？

其實它的應用非常廣泛，可以連接各種設備，例如監控、其它的設備升級或調試等都可能需要用到它。功能與USB比較接近，隨著USB端口的越來越普遍，將會出現更多的把USB轉換成RS-232或其它接口的轉換裝置。

通過USB接口可連接更多的RS-232設備，不僅可獲得更高的傳輸速度，實現真正的即插即用，同時解決了USB接口不能遠距離傳輸的缺點(USB通訊距離在5米內）。

《2》幾種常見的通訊協議

在開始這個問題之前，我們應該了解一個之前我一直混淆的問題。

RS485和MODBUS的區別：

RS485是一個物理接口，簡單的說是硬件。

MODBUS是一種國際標準的通訊協議，用于不同廠商之間的設備交換數據（一般是工業用途）；所謂協議，也可以理解為上面有人說的“語言”吧，簡單的說是軟件。

一般情況下，兩臺設備通過MODBUS協議傳輸數據：最早是用RS232作為硬件接口，（也就是普通電腦上的串行通訊口（串口））；也有用RS422的，也有常用的RS485，這種接口傳輸距離遠，在一般工業現場用的比較多。

MODBUS協議又分MODBUS RTU，MODBUS ASCII和后來發展的MODBUS TCP三種模式。

其中前兩種（MODBUS RTU，MODBUS ASCII）所用的物理硬件接口都是串行（Serial）通訊（RS232，RS422，RS485）。而MODBUS TCP則是為了順應當今世界發展潮流，什么都可以用Ethernet網或Internet來連接，傳送數據。所以又產生MODBUS TCP模式，該模式的硬件接口就是以太網（Ethernet）口了，也就是我們電腦上一般用的網絡口了。

然后我們可以通過一張圖片了解 S7-200 PLC支持的幾種通訊協議。

一、PPI通訊

是西門子公司專為s7-200系列plc開發的通訊協議。內置于s7-200CPU中。PPI協議物理上基于RS-485口，通過屏蔽雙絞線就可以實現PPI通訊。PPI協議是一種主-從協議。主站設備發送要求到從站設備，從站設備響應，從站不能主動發出信息。主站靠PPI協議管理的共享連接來與從站通訊。PPI協議并不限制與任意一個從站的通訊的主站的數量，但在一個網絡中，主站不能超過32個。PPI協議最基本的用途是讓西門子Step7-Micro/Win編程軟件上傳和下載程序和西門子人機界面與PC通信。

二、MPI通訊

MPI (multipoint interface)是SIMATIC s7多點通信的接口，是一種適用于少數站點間通信的網絡，多用于連接上位機和少量plc之間近距離通信。通過Profibus電纜和接頭，將控制器s7-300或s7-400的CPU自帶的MPI編程口及s7-200CPU 自帶的PPI通信口相互連接，以及與上位機網卡的編程口（MPI/DP 口）通過Profibus或MPI電纜連接即可實現。網絡中當然也可以不包括PC機而只包括plc。

MPI的通信速率為19.2k～12mbit/s ，但直接連接s7-200CPU通信口的MPI網，其最高速率通常為187.5kbit/s （受s7-200CPU最高通信速率的限制）。在MPI網絡上最多可以有32個站，一個網段的最長通信距離為50米（通信波特率為187.5kbit/s時），更長的通信距離可以通過rs-485中繼器擴展。MPI允許主－主通信和主－從通信，每個s7-200CPU通信口的連接數為4個。

MPI協議不能與一個作為PPI主站的s7-200CPU通信，即s7-300或s7-400與s7-200通信時必須保證這個s7-200 CPU不能再作PPI主站，Micro/Win也不能通過MPI協議訪問作為PPI主站的s7-200CPU。s7-200CPU只能做MPI從站，即s7-200CPU之間不能通過MPI網絡互相通信，只能通過PPI方式互相通信。

三、Modbus 通訊

Modbus是由Modicon（現為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發明的，是全球第一個真正用于工業現場的總線協議。為更好地普及和推動Modbus在基于以太網上的分布式應用，目前施耐德公司已將Modbus協議的所有權移交給IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自動化接口）組織，并成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今后的發展奠定了基礎。在我國，Modbus已經成為國家標準GB/T19582-2008。據不完全統計：截止到2007年，Modbus的節點安裝數量已經超過了1000萬個。

Modbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它,不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡,進行集中監控。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程,如何回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。Modbus是一種單主站的主/從通信模式。一條Modbus網絡上同時只能有一臺主站，從站可以有若干個。

Modbus具有以下幾個特點:

1、標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產品超過600種。

2、Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

3、Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發簡單。

注：S7-200只支持Modbus RTU協議，不支持Modbus ASCII協議；

四、ProfiBus 通訊

作為眾多現場總線家族的成員之一ProfiBus是在歐洲工業界得到最廣泛應用的一個現場總線標準，也是目前國際上通用的現場總線標準之一。ProfiBus是屬于單元級、現場級的SIMITAC網絡，適用于傳輸中、小量的數據。其開放性可以允許眾多的廠商開發各自的符合ProfiBus協議的產品，這些產品可以連接在同一個 ProfiBus網絡上。

ProfiBus是一種電氣網絡，物理傳輸介質可以是屏蔽雙絞線、光纖、無線傳輸。于1989年正式成為現場總線的國際標準。PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準，傳送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范圍內選擇且當總線系統啟動時，所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。PROFIBUS廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。PROFIBUS也是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。

五、USS通訊

USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅動裝置開發的通信協議，多年來也經歷了一個不斷發展、完善的過程。最初 USS 用于對驅動裝置進行參數化操作，即更多地面向參數設置。在驅動裝置和操作面板、調試軟件（如DriveES/STARTER）的連接中得到廣泛的應用。

近來 USS 因其協議簡單、硬件要求較低，也越來越多地用于和控制器（如 PLC）的通信，實現一般水平的通信控制。（注意：USS 提供了一種低成本的，比較簡易的通信控制途徑，由于其本身的設計，USS 不能用在對通信速率和數據傳輸量有較高要求的場合。在這些對通信要求高的場合，應當選擇實時性更好的通信方式，如 PROFIBUS-DP 等。在進行系統設計時，必須考慮到 USS 的這一局限性。

例如，如果在一些速度同步要求比較高的應用場合（如造紙生產線），對十幾甚至數十臺變頻器采用 USS 通信控制，其效果可想而知。

所有的西門子變頻器都帶有一個RS485通訊口，PLC作為主站，最多允許31個變頻器作為通訊連路中的從站，根據各變頻器的地址或者采用廣播方式，可以訪問需要通訊的變頻器，只有主站才能發出通訊請求報文，報文中的地址字符指定要傳輸數據的從站，從站只有在接到主站的請求報文后才可以向從站發送數據，從站之間不能直接進行數據交換。在使用USS協議之前，需要先安裝西門子的指令庫。USS協議指令在STEP7—MICRO/WIN32指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN32指令庫提供14個子程序、3個中斷程序和8條指令來支持USS協議。調用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。