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工業大數據數據采集常見的工業協議簡介(上)

工業大數據數據采集常見的工業協議簡介(上)

2017/6/27 11:48:19

工業大數據領域的從業者有很大一部分是傳統IT從業人員,對于工業控制協議比較陌生,因此再做工業大數據采集時,對于各類工業協議有時容易搞不清楚,我簡單把在做工業大數據采集時常見的幾種工業協議整理了一下,以便搞清這些工業協議的概念和區別。

為了容易理解,我把常見的工業協議按照OSI(Open System Interconnect)參考模型分到了不同層次,注意,這只是為了容易理解和區分各類協議,實際上,隨著各種協議的發展,很多自身都跨越了很多層次,能夠實現多層協議的功能,我們做的劃分只是它最重要的功能所處的協議層。

工業大數據數據采集常見的工業協議簡介(上)

接下來,按照從低到高的順序,介紹一下上面圖中這幾種常見的工業協議。

1、RS232

在串行通訊時,要求通訊雙方都采用一個標準接口,使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。RS-232-C接口是目前最常用的一種串行通訊接口。RS-232-C是美國電子工業協會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫,232為標識號,C表示修改次數(“RS-232-C”中的“-C”只不過表示RS-232的版本,所以與“RS-232”簡稱是一樣的) 。。RS-232-C總線標準設有25條信號線,包括一個主通道和一個輔助通道。工業控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。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。

工業大數據數據采集常見的工業協議簡介(上)

2、RS485

隨著企業信息化法發著的需要,企業在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯網通信接口。最初是數據模擬信號輸出簡單過程量,后來儀表接口是RS232接口,這種接口可以實現點對點的通信方式,但這種方式不能實現聯網功能。隨后出現的RS485解決了這個問題。

485通訊接口一個對通訊接口的硬件描述,它只需要兩根通訊線,即可以在兩個或兩個以上的設備之間進行數據傳輸。這種數據傳輸的連接,是半雙工的通訊方式。在某一個時刻,一個設備只能進行發送數據或接收數據。而RS232是全雙工,最少3條通信線(RX,TX,GND),因為使用絕對電壓表示邏輯,由于干擾,導線電阻等原因,通訊距離不遠,低速時幾十米也是可以的。

在RS232或RS485設備聯成的設備網中,如果設備數量超過2臺,就必須使用RS485做通訊介質,RS485網的設備間要想相互通信息只有通過“主(Master)”設備中轉才能實現,這個主設備通常是PC,而這種設備網中只允許存在一個主設備,其余全部是"從(Slave)"設備。而現場總線技術是以ISO/OSI模型為基礎的,具有完整的軟件支持系統,能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題 。

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3、CAN

控制器局域網CAN( Controller Area Network)屬于現場總線的范疇,是一種有效支持分布式控制系統的串行通信網絡。是由德國博世公司在20世紀80年代專門為汽車行業開發的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨特的設計而越來越受到人們的重視,被廣泛應用于諸多領域。CAN協議分為二層:物理層和數據鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結構,傳輸時間短,具有自動關閉功能,具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式,并采用了非破壞性總線仲裁技術,通過設置優先級來避免沖突,通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s,通訊速率最高可達40M /1Mbp/s,網絡節點數實際可達110個。

由于CAN總線本身的特點,其應用范圍目前已不再局限于汽車行業,而向自動控制、航空航天、航海、過程工業、機械工業、紡織機械、農用機械、機器人數控機床、醫療器械及傳感器等領域發展。

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