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個兄弟：RS232和RS422。RS是Recommend Standard的縮寫，對于串口通信，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的性能對比圖。
接線方法
RS485可以一對多，因此針對多臺RS485設(shè)備，我們應(yīng)該如何接線？
首先，在電纜選擇上，推薦使用屏蔽雙絞線，型號為RVSP2×0.5(二芯屏蔽雙絞線，每芯由16股的0.2mm的導(dǎo)線組成)，線材特性阻抗為120Ω。
其次，正確的接線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100米)，應(yīng)該在網(wǎng)絡(luò)的起始端和末尾端各并接一個120Ω的終端電阻，以減少信號在兩端的反射。
有一種錯誤接法，卻是很多人經(jīng)常使用的，是星型接法，或者叫樹形接法。如果數(shù)量較少，這種接法可能也不會有問題，建議大家從一開始就按照正確的布線方法，便于后續(xù)問題排查，以免返工。
掛接設(shè)備
一條RS485總線上可以掛載多少個RS485設(shè)備，這個問題會經(jīng)常被問到。具體的數(shù)量由RS485轉(zhuǎn)換器的負(fù)載能力決定，正常來說，RS485芯片的負(fù)載能力有三個級別，這三個級別依次可以掛載32臺、128臺和256臺。
通常，我們使用的RS485轉(zhuǎn)換器負(fù)載能力是32臺，而且也不建議在一條RS485總線上掛載太多，掛載越多，出現(xiàn)問題處理越麻煩。
如果設(shè)備確實(shí)很多，可以通過擴(kuò)展RS485總線的數(shù)量來分擔(dān)負(fù)載壓力，比如100臺RS485設(shè)備，分4個RS485總線，每個總線掛載25臺。
RS485傳輸距離
從理論的角度來說，在無中繼的情況下，RS485通信距離是1200米，但是這個是在理想情況下，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，通信距離都會有所降低。
正常來說，通信距離超過100米，就要考慮增加終端電阻，超過1000米，就要考慮增加RS485總線中繼器。
通信協(xié)議ModbusRTU與RS485是什么關(guān)系？
準(zhǔn)確來說，兩者應(yīng)該是不同層級的關(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，RS485也不是Modbus RTU的專屬，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)議層面有沒有設(shè)計(jì)設(shè)備地址。
一主多從的實(shí)現(xiàn)有兩個條件，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，這個是長期以來，口口相傳的結(jié)果。究竟是否如此，我們來具體分析一下。
通信速度主要受到兩個因素的影響：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。
舉個例子，大家都經(jīng)常取快遞，整個耗時時間，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，是沒有速度的說法的。如果真的要論速度，Modbus報(bào)文幀簡單緊湊，表達(dá)同樣一個意思，在不考慮安全性的前提下，Modbus可以用更少的報(bào)文來表達(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，這個與波特率及通信距離都有關(guān)系，因此如果真的說慢，你只能說串口通信慢，但不能說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)測結(jié)果，沒有好壞貶低。
很多人一味地追求快，但是對于上位機(jī)來說，根本不需要太快，人眼能識別的動畫是25幀/秒，即40ms，超過這個頻率，你眼睛都識別不過來。
一主多從
另外一種情況，可能很多人是因?yàn)橐恢鞫鄰妮喸?，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，一主多從可以簡化布線、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非常好的方案，一主多從輪詢機(jī)制必然會帶來通信效率的降低。既然選擇了這種方案，就需要接受它的缺點(diǎn)，如果接受不了這個缺點(diǎn)，就不要選擇它。
總之，存在即合理，一個優(yōu)秀的工程師，應(yīng)該學(xué)會在正確的場景下選擇正確的方案，最終達(dá)到自己的目的。
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