接口標(biāo)準(zhǔn)
首先明確一點(diǎn)，RS485是一種接口標(biāo)準(zhǔn)而不是通信協(xié)議，RS485還有2個(gè)兄弟：RS232和RS422。RS是Recommend Standard的縮寫(xiě)，對(duì)于串口通信，目前工業(yè)領(lǐng)域主要使用RS232和RS485，RS422使用較少。RS485因?yàn)榭垢蓴_、傳輸距離遠(yuǎn)、支持多節(jié)點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)使用更為廣泛，下面是RS232、RS422及RS485的性能對(duì)比圖。
接線(xiàn)方法
RS485可以一對(duì)多，因此針對(duì)多臺(tái)RS485設(shè)備，我們應(yīng)該如何接線(xiàn)？
首先，在電纜選擇上，推薦使用屏蔽雙絞線(xiàn)，型號(hào)為RVSP2×0.5(二芯屏蔽雙絞線(xiàn)，每芯由16股的0.2mm的導(dǎo)線(xiàn)組成)，線(xiàn)材特性阻抗為120Ω。
其次，正確的接線(xiàn)方法是手拉手菊花鏈式接法，如果通信距離較遠(yuǎn)(比如超過(guò)100米)，應(yīng)該在網(wǎng)絡(luò)的起始端和末尾端各并接一個(gè)120Ω的終端電阻，以減少信號(hào)在兩端的反射。
有一種錯(cuò)誤接法，卻是很多人經(jīng)常使用的，是星型接法，或者叫樹(shù)形接法。如果數(shù)量較少，這種接法可能也不會(huì)有問(wèn)題，建議大家從一開(kāi)始就按照正確的布線(xiàn)方法，便于后續(xù)問(wèn)題排查，以免返工。
掛接設(shè)備
一條RS485總線(xiàn)上可以?huà)燧d多少個(gè)RS485設(shè)備，這個(gè)問(wèn)題會(huì)經(jīng)常被問(wèn)到。具體的數(shù)量由RS485轉(zhuǎn)換器的負(fù)載能力決定，正常來(lái)說(shuō)，RS485芯片的負(fù)載能力有三個(gè)級(jí)別，這三個(gè)級(jí)別依次可以?huà)燧d32臺(tái)、128臺(tái)和256臺(tái)。
通常，我們使用的RS485轉(zhuǎn)換器負(fù)載能力是32臺(tái)，而且也不建議在一條RS485總線(xiàn)上掛載太多，掛載越多，出現(xiàn)問(wèn)題處理越麻煩。
如果設(shè)備確實(shí)很多，可以通過(guò)擴(kuò)展RS485總線(xiàn)的數(shù)量來(lái)分擔(dān)負(fù)載壓力，比如100臺(tái)RS485設(shè)備，分4個(gè)RS485總線(xiàn)，每個(gè)總線(xiàn)掛載25臺(tái)。
RS485傳輸距離
從理論的角度來(lái)說(shuō)，在無(wú)中繼的情況下，RS485通信距離是1200米，但是這個(gè)是在理想情況下，理想情況是指通信電纜優(yōu)質(zhì)、波特率9600bps、只有一個(gè)RS485設(shè)備并且允許偶爾通信中斷。
實(shí)際情況，伴隨著負(fù)載設(shè)備增多、通信電纜不達(dá)標(biāo)、RS485轉(zhuǎn)換器品質(zhì)等外界因素影響，通信距離都會(huì)有所降低。
正常來(lái)說(shuō)，通信距離超過(guò)100米，就要考慮增加終端電阻，超過(guò)1000米，就要考慮增加RS485總線(xiàn)中繼器。
通信協(xié)議ModbusRTU與RS485是什么關(guān)系？
準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，兩者應(yīng)該是不同層級(jí)的關(guān)系，Modbus RTU是應(yīng)用層一種通信協(xié)議，RS485是物理層的一種接口標(biāo)準(zhǔn)。
我們常說(shuō)的Modbus RTU通信，通常是指基于RS485，但是Modbus RTU協(xié)議也可以基于RS232/RS422，甚至可以基于以太網(wǎng)TCP/UDP。
同時(shí)，RS485也不是Modbus RTU的專(zhuān)屬，任何協(xié)議都可以基于RS485傳輸，至于能不能實(shí)現(xiàn)一主多從，要看協(xié)議層面有沒(méi)有設(shè)計(jì)設(shè)備地址。
一主多從的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)條件，第一是物理層支持，第二是應(yīng)用層支持，兩者缺一不可。比如，我們物理層使用RS232，即使應(yīng)用層使用Modbus RTU協(xié)議，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)一主多從。
通信速度
很多人提到Modbus協(xié)議，第一反應(yīng)就是慢，這個(gè)是長(zhǎng)期以來(lái)，口口相傳的結(jié)果。究竟是否如此，我們來(lái)具體分析一下。
通信速度主要受到兩個(gè)因素的影響：數(shù)據(jù)量大小和硬件層的速度。數(shù)據(jù)量大小指的是需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)多少，而硬件層的速度則跟通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)息息相關(guān)，這兩者共同決定了通信速度的快慢。
舉個(gè)例子，大家都經(jīng)常取快遞，整個(gè)耗時(shí)時(shí)間，跟快遞數(shù)量多少、距離有多遠(yuǎn)以及我們使用的交通工具都是有關(guān)的。
首先，Modbus是一種通信協(xié)議，是沒(méi)有速度的說(shuō)法的。如果真的要論速度，Modbus報(bào)文幀簡(jiǎn)單緊湊，表達(dá)同樣一個(gè)意思，在不考慮安全性的前提下，Modbus可以用更少的報(bào)文來(lái)表達(dá)，而其他協(xié)議，可能報(bào)文要更復(fù)雜，數(shù)據(jù)量也更大。
其次，硬件層的速度，這個(gè)與波特率及通信距離都有關(guān)系，因此如果真的說(shuō)慢，你只能說(shuō)串口通信慢，但不能說(shuō)Modbus慢。
下面這張圖，是使用Modbus TCP與各種PLC及板卡通信結(jié)果，實(shí)測(cè)結(jié)果，沒(méi)有好壞貶低。
很多人一味地追求快，但是對(duì)于上位機(jī)來(lái)說(shuō)，根本不需要太快，人眼能識(shí)別的動(dòng)畫(huà)是25幀/秒，即40ms，超過(guò)這個(gè)頻率，你眼睛都識(shí)別不過(guò)來(lái)。
一主多從
另外一種情況，可能很多人是因?yàn)橐恢鞫鄰妮喸?xún)，認(rèn)為ModbusRTU通信速度慢。
Modbus協(xié)議在報(bào)文層設(shè)計(jì)了設(shè)備地址，這樣就可以配合RS485實(shí)現(xiàn)一主多從，一主多從可以簡(jiǎn)化布線(xiàn)、易于管理、節(jié)約成本。
因此，在通信要求不高的情況，使用一主多從是一個(gè)非常好的方案，一主多從輪詢(xún)機(jī)制必然會(huì)帶來(lái)通信效率的降低。既然選擇了這種方案，就需要接受它的缺點(diǎn)，如果接受不了這個(gè)缺點(diǎn)，就不要選擇它。
總之，存在即合理，一個(gè)優(yōu)秀的工程師，應(yīng)該學(xué)會(huì)在正確的場(chǎng)景下選擇正確的方案，最終達(dá)到自己的目的。
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