详解plc常见的通讯接口和通讯协议有哪些（详解plc常见的通讯接口和通讯协议）

RS232接口与RS485接口的区别

1. 接口物理结构

1、RS232接口：

计算机通信接口之一。通常RS-232接口以9针（DB-9）或25针（DB-25）的形式出现。一般个人计算机上有两组RS-232接口。它们分别称为COM1 和COM2。

2.RS485

RS485没有具体的物理形状，根据项目的实际情况采用接口。

2. 接口的电子特性

1、RS232：传输电平信号接口的信号电平值比较高（信号“1”为“-3V至-15V”，信号“0”为“3至15V”），容易损坏芯片由于与TTL电平（0~“0.8v”、1~“2.0V”）不兼容，所以需要一个电平转换电路与TTL电路连接。另外，抗干扰能力较差。

2、RS485：传输差分信号。逻辑“1”由两线之间的电压差为+(2-6)V表示；逻辑“0”用两线之间的电压差为-(2-6)V表示。接口信号电平比RS-232低，不易损坏接口电路芯片。而且该电平兼容TTL电平，可以方便地与TTL电路连接。

3、通讯距离

1、RS232：RS232传输距离有限，标准最大传输距离为15米，只能点对点通信，最大传输速率为20kB/s。

2、RS485：RS485最大无线传输距离为1200米。最大传输速率为10Mbps，只有100Kb/S的传输速率才能达到最大通信距离。

采用阻抗匹配、低衰减的专用电缆，距离可达1800米！如果距离超过1200米，可以添加中继器（最多8个），使传输距离接近10Km。

4、能否支持多点通讯？

RS232：RS232接口只允许一台收发器连接到总线上，不能支持多站收发能力，因此只能进行点对点通信，不支持多点通信。

RS485：RS485 接口允许最多128 个收发器连接到总线。即具有多站通信能力，因此用户可以使用单个RS485接口轻松建立设备网络。

5. 通讯线路的差异

RS232：可采用三芯双绞线、三芯屏蔽线等。

RS485：可采用二芯双绞线、二芯屏蔽线等。在低速、短距离、无干扰的场合，可采用普通双绞线。相反，在高速、长时间传输时，必须使用具有阻抗匹配（通常为120）的RS485专用电缆（STP-120（用于RS485 CAN）。）一对18AWG），并且在恶劣的环境中干扰，还应使用铠装双绞线屏蔽电缆（ASTP-120（用于RS485 CAN）一对18AWG）。

补充：既然RS232传输距离只有短短15米，那它有什么用呢？

其实它的应用范围很广，可以连接各种设备，比如监控、其他设备升级或者调试，都可能需要它。功能比较接近USB。随着USB端口变得越来越普遍，将会有更多的转换设备将USB转换为RS-232或其他接口。

通过USB接口可以连接更多的RS-232设备，不仅可以达到更高的传输速度，实现真正的即插即用，而且解决了USB接口不能长距离传输的缺点（USB通讯距离5米以内）。

几种常见的通讯协议

在开始这个问题之前，我们应该先了解一个我之前一直困惑的问题。

RS485与MODBUS的区别：

RS485是一种物理接口，简单来说就是硬件。

MODBUS是一种国际标准通信协议，用于不同制造商的设备之间交换数据（一般用于工业用途）；所谓协议也可以理解为上面某人提到的“语言”，或者简称为软件。

一般情况下，两个设备通过MODBUS协议传输数据：RS232最早作为硬件接口（即普通计算机上的串行通信口（串口））；也有采用RS422的，还有常用的RS485。这种接口传输距离较长，常用于一般工业现场。

MODBUS协议分为三种模式：MODBUS RTU、MODBUS ASCII和后来发展起来的MODBUS TCP。

前两者（MODBUS RTU、MODBUS ASCII）使用的物理硬件接口是串行通信（RS232、RS422、RS485）。 MODBUS TCP的设计是为了顺应当今世界的发展趋势。一切都可以使用以太网或互联网连接来传输数据。因此，MODBUS TCP模式诞生了。该模式的硬件接口是以太网口，也就是我们电脑上常用的网口。

那么我们通过一张图就可以了解S7-200 PLC支持的几种通讯协议。

1.PPI通讯

它是西门子专门为s7-200系列PLC开发的通信协议。内置于s7-200CPU 中。 PPI协议物理上基于RS-485端口，可以通过屏蔽双绞线实现PPI通信。 PPI协议是一个主从协议。主站设备向从站设备发送请求，从站设备响应。从站不能主动发送信息。主站通过PPI协议管理的共享连接与从站进行通信。 PPI协议不限制与任何从站通信的主站数量，但在一个网络中，主站数量不能超过32个。PPI协议最基本的目的是允许Siemens Step7-Micro/Win编程软件上传下载程序以及西门子人机界面与PC机通讯。

2.MPI通讯

MPI（多点接口）是SIMATIC s7 多点通信的接口。它是一种适合少量站点之间通信的网络。多用于上位机与少数PLC之间的短距离通讯。通过Profibus 电缆和连接器，将控制器s7-300 或s7-400 的CPU 的MPI 编程端口与s7-200CPU 的PPI 通信端口相互连接，并连接到编程端口（MPI/DP 端口） ）主机网卡。 ）可以通过Profibus或MPI电缆连接来实现。当然，网络中也可以不包括PC而仅包括PLC。

MPI的通信速率为19.2k~12mbit/s，但直接连接到s7-200CPU通信口的MPI网络的最大速率通常为187.5kbit/s（受s7-200CPU最大通信速率的限制）。 MPI网络上最多可以有32个站，一个网段的最大通信距离为50米（通信波特率为187.5kbit/s时）。通过rs-485中继器可以延长更长的通信距离。 MPI允许主主通信和主从通信，每个s7-200CPU通信端口的连接数量为4个。

MPI 协议无法与作为PPI 主站的s7-200CPU 进行通信。即s7-300或s7-400与s7-200通信时，必须保证s7-200 CPU不能再作为PPI主站，Micro/Win无法通过MPI。该协议访问s7-200CPU作为PPI主站。 s7-200CPU只能作为MPI从站使用，即s7-200CPU之间不能通过MPI网络相互通信，而只能通过PPI方式相互通信。

3、Modbus通讯

Modbus由Modicon（现为施耐德电气旗下品牌）于1979年发明，是世界上第一个真正应用于工业领域的总线协议。为了更好地普及和推动Modbus在以太网上的分布式应用，施耐德目前已将Modbus协议的所有权转让给IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口）组织，成立了Modbus-IDA组织。为Modbus的未来发展奠定了基础。在我国，Modbus已成为国家标准GB/T19582-2008。据不完全统计：截至2007年，安装的Modbus节点数量已超过1000万个。

Modbus 协议是电子控制器上使用的通用语言。通过该协议，控制器可以相互通信，也可以通过网络（例如以太网）与控制器和其他设备通信。它已成为通用的行业标准。有了它，不同厂家生产的控制设备可以连接成工业网络，进行集中监控。该协议定义了控制器理解使用的消息结构，无论它们通过什么网络进行通信。它描述了控制器请求访问其他设备的过程、如何响应其他设备的请求以及如何检测和记录错误。它为消息域布局和内容建立了通用格式。 Modbus是单主主/从的通信模式。一个Modbus网络上同时只能有一个主站，可以有多个从站。

: Modbus具有以下特点

1、标准、开放。用户可以免费、放心地使用Modbus协议。无需支付许可费，也不会侵犯知识产权。目前支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。

2、Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，也可以在多种介质上传输，如双绞线、光纤、无线等。

3、Modbus的帧格式简单、紧凑、易于理解。方便用户使用，方便厂家开发。

注：S7-200仅支持Modbus RTU协议，不支持Modbus ASCII协议；

4.ProfiBus通讯

作为众多现场总线家族的成员之一，ProfiBus是欧洲工业界使用最广泛的现场总线标准，也是全球最常用的现场总线标准之一。 ProfiBus是单元级和现场级SIMITAC网络，适合传输中、少量数据。它的开放性使得许多制造商可以开发自己的符合ProfiBus协议的产品，并且这些产品可以连接到同一个ProfiBus网络。

ProfiBus是一种电气网络，物理传输介质可以是屏蔽双绞线、光纤或无线传输。它于1989年正式成为现场总线的国际标准。PROFIBUS是一个独立于设备制造商的国际化、开放式现场总线标准。传输速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择。当总线系统启动时，所有连接到总线的设备都应设置为相同速度。 PROFIBUS广泛应用于制造自动化、过程工业自动化以及楼宇、交通、电力等其他领域的自动化。 PROFIBUS也是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现从现场设备级到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，为实现工厂全面自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

5.USS通讯

USS（通用串行接口）是西门子专门为驱动设备开发的通信协议。多年来它也经历了一个不断发展和完善的过程。最初，USS 用于参数化驱动器，即它更适合参数化。广泛应用于驱动设备、操作面板和调试软件（如DriveES/STARTER）之间的连接。

近年来，由于USS协议简单、硬件要求低，越来越多地用于与控制器（如PLC）进行通信，以实现通用级通信控制。 （注：USS提供了一种低成本、相对简单的通信控制方法。由于其自身的设计原因，USS不能用于对通信速度和数据传输量要求较高的场合。在这些对通信要求较高的情况下，应选择实时性较好的通讯方式，如PROFIBUS-DP等。系统设计时必须考虑到USS的这一局限性。

例如：如果在一些速度同步要求比较高的应用场合（如造纸生产线）对十几台甚至几十台变频器采用USS通讯控制，效果可想而知。

所有西门子变频器均配备RS485 通讯端口。 PLC作为主站，在通信链路中最多允许31台变频器作为从站。根据各逆变器的地址或通过广播的方式，可以访问需要通信的逆变器。只有主站可以发送通信请求消息。报文中的地址字符指定传输数据的从站。从站收到主站的请求报文后，才能向从站发送数据。从站之间不能直接交换数据。在使用USS协议之前，需要先安装西门子的命令库。 USS协议指令位于STEP7-MICRO/WIN32指令树的库文件夹中。 STEP7-MICRO/WIN32指令库提供14个子程序、3个中断程序和8条指令支持USS协议。当调用一条指令时，会自动添加一个或多个子程序。

USS协议的基本特点如下：

支持多点通讯（因此可以在RS 485等网络上使用）

采用单主站的“主从”接入机制

网络上最多可以有32 个节点（最多31 个从站）

简单可靠的消息格式使数据传输灵活高效

易于实施且成本低

USS的工作机制是通信始终由主站发起。 USS主站不断轮询各个从站。从站根据收到的指令决定是否以及如何响应。从机从不主动发送数据。

当满足以下条件时从机响应：

1、接收到的主站报文没有错误；

2. 从主站收到的消息中寻址到该从站。

审稿编辑：唐子红