Quels sont les 5 protocoles de communication industrielle ?

5 types de protocoles de communication industriels : 1. Protocole Modbus, qui est un langage universel utilisé dans les contrôleurs électroniques ; 2. Protocole RS-232, qui est une norme d'interface physique série 3. Protocole RS-485, développé sur ; la base de RS232 ; 4. Le protocole HART est un protocole de communication utilisé entre les instruments intelligents sur site et les équipements de la salle de contrôle ; 5. Le protocole MPI est un protocole de communication multilingue utilisé pour écrire des ordinateurs parallèles.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

Les protocoles de communication industrielle font référence aux règles et accords que les deux entités du domaine du contrôle industriel doivent suivre pour réaliser des communications ou des services.

5 protocoles de communication industriels : protocole de communication Modbus, protocole de communication RS-232, protocole de communication RS-485, protocole de communication HART, communication MPI

Protocole de communication Modbus

Le protocole Modbus a été initialement développé par la société Modicon Fin 1979, l'entreprise a intégré la division Schneider Automation et Modbus est désormais le protocole le plus populaire dans le secteur industriel au monde. Ce protocole prend en charge les périphériques traditionnels RS-232, RS-422, RS-485 et Ethernet.

Parce que le protocole Modbus est complètement ouvert et transparent, et que les logiciels et le matériel requis sont très simples, il est devenu une norme industrielle universelle. De nombreux équipements industriels, notamment les automates programmables, les DCS, les compteurs intelligents, etc., utilisent le protocole Modbus comme norme de communication entre eux. Grâce à lui, les équipements de contrôle produits par différents fabricants peuvent être connectés à un réseau industriel pour une surveillance centralisée.

Caractéristiques

　Le protocole Modbus est un langage universel appliqué aux contrôleurs électroniques. Grâce à ce protocole, les contrôleurs peuvent communiquer entre eux, avec des contrôleurs et d'autres appareils via un réseau (tel qu'Ethernet). C’est devenu une norme industrielle courante. Ce protocole définit une structure de message que les contrôleurs comprennent et utilisent, quel que soit le réseau sur lequel ils communiquent.

　Le protocole de communication Modbus est un protocole de communication semi-duplex asynchrone maître-esclave. Il adopte une structure de communication maître-esclave, qui permet à une station maître de communiquer avec plusieurs stations esclaves dans les deux sens. Il décrit le processus par lequel un contrôleur demande l'accès à d'autres appareils, comment répondre aux demandes d'autres appareils et comment détecter et enregistrer les erreurs. Il établit un format commun pour la présentation et le contenu du domaine de message.

　Le protocole Modbus inclut ASCII, RTU et d'autres méthodes de communication, et ne spécifie pas la couche physique. Ce protocole définit la structure des messages que les contrôleurs peuvent comprendre et utiliser quel que soit le réseau sur lequel ils communiquent. Le contrôleur Modicon standard utilise RS232C pour implémenter le Modbus série. Les protocoles ASCII et RTU de Modbus stipulent la structure des messages, des données, des commandes et des méthodes de réponse. La communication des données adopte le mode maître-esclave. La station maître envoie un message de demande de données, et la station esclave peut ensuite envoyer des données à la station maître. recevoir le message correct. Pour répondre à la demande ; la station maître peut également envoyer directement des messages pour modifier les données de la station esclave afin d'obtenir une lecture et une écriture bidirectionnelles.

Lors de la communication sur un réseau Modbus, ce protocole détermine que chaque contrôleur doit connaître l'adresse de son appareil, identifier les messages envoyés par adresse et décider des actions à entreprendre. Si une réponse est requise, le contrôleur générera des informations de retour et les enverra à l'aide du protocole Modbus. Sur d'autres réseaux, les messages contenant le protocole Modbus sont convertis en structure de trame ou de paquet utilisée sur ce réseau. Cette transformation étend également la méthode de résolution des adresses de strophe, des chemins de routage et de détection d'erreurs sur une base de réseau spécifique.

Lors de la communication sur le réseau, le protocole Modbus détermine que chaque contrôleur doit connaître l'adresse de son appareil, identifier les messages envoyés par adresse et décider des actions à entreprendre. Si une réponse est requise, le contrôleur générera une réponse et l'enverra à la partie interrogeante à l'aide du protocole Modbus.

　Le protocole Modbus nécessite une vérification des données. En plus du contrôle de parité, le protocole série utilise la vérification LRC en mode ASCII et la vérification CRC 16 bits en mode RTU. De plus, Modbus utilise un mode maître-esclave pour envoyer et recevoir régulièrement des données. En utilisation réelle, si une station esclave est déconnectée (comme une panne ou un arrêt), le maître peut la diagnostiquer, et lorsque le défaut est réparé, le réseau. peut être automatiquement connecté à nouveau. Le protocole Modbus présente donc une meilleure fiabilité.

Modèle de référence Modbus et OSI

Méthode de communication ASCII de Modbus

Protocole de communication RS-232

RS-232 est une norme d'interface physique série développée par l'Electronic Industry Association EIA (Electronic Industry Association). RS est l'abréviation de « Recommended Standard » en anglais, et 232 est généralement le numéro d'identification. L'interface RS-232 se présente sous la forme d'une interface à 9 broches (DB-9) ou à 25 broches (DB-25). Généralement, il existe deux ensembles d'interfaces RS-232 sur les ordinateurs personnels, appelés respectivement COM1 et COM2.

Interface RS-232

　La norme RS-232 dispose de 25 lignes de signal et de 9 lignes de signal, dont un canal principal et un canal auxiliaire. Dans la plupart des cas, le canal principal est principalement utilisé. Pour la communication duplex générale, seules quelques lignes de signaux peuvent être mises en œuvre, comme une ligne de transmission, une ligne de réception et une ligne de terre.

Taux de transmission

　Le débit de transmission de données spécifié par la norme RS-232 est de 50, 75, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 bauds.

Terminal de données de connexion de communication à distance

　La norme RS-232 a été développée à l'origine pour les équipements de communication de données (DTE) d'équipement de terminal de données de connexion de communication à distance (DTE). Par conséquent, la formulation de cette norme n’a pas pris en compte les exigences d’application des systèmes informatiques. Mais il est désormais largement utilisé comme norme de connexion proche entre les ordinateurs (plus précisément les interfaces informatiques) et les terminaux ou périphériques. Évidemment, certaines dispositions de cette norme sont incohérentes, voire contradictoires, avec les systèmes informatiques. Avec cette compréhension de base, il n'est pas difficile de comprendre pourquoi la norme RS-232C est incompatible avec les ordinateurs.

Inconvénients du RS-232 :

　 (1) Le niveau du signal de l'interface est relativement élevé, ce qui peut facilement endommager la puce du circuit d'interface. De plus, parce qu'il est incompatible avec les niveaux TTL, un circuit de conversion de niveau est nécessaire. requis pour communiquer avec les circuits TTL.

　 (2) Le débit de transmission est faible, lors d'une transmission asynchrone, le débit en bauds est ≤ 20Kbps.

　 (3) L'interface utilise une ligne de signal et une ligne de retour de signal pour former une forme de transmission au sol commune. Ce type de transmission au sol commun est sujet aux interférences en mode commun, son immunité aux interférences sonores est donc faible.

　 (4) La distance de transmission est limitée et la distance de transmission maximale standard est de 50 pieds (réelle ≤ 15 mètres).

Protocole de communication RS-485

La norme RS-485 est développée sur la base de RS232, ajoutant des capacités de communication multipoints et bidirectionnelles, ce qui permet de connecter plusieurs émetteurs au même bus en même temps. En même temps, la capacité de commande et les fonctions de protection contre les collisions de l'émetteur ont été augmentées et la plage de mode commun du bus a été élargie. Elle a ensuite été nommée norme TIA/EIA-485-A.

Caractéristiques électriques du RS-485 :

　 La logique "1" est représentée par la différence de tension entre les deux lignes comme + (2-6) V la logique "0" est représentée par la différence de tension entre les deux ; lignes comme - (2 —6) V l'indique. Le niveau du signal d'interface est inférieur à celui du RS-232, ce qui le rend moins susceptible d'endommager la puce du circuit d'interface. De plus, le niveau est compatible avec le niveau TTL et peut être facilement connecté au circuit TTL.

Taux de transmission :

　Le taux de transmission de données maximum du RS-485 est de 10 Mbps

Interface RS-485 :

Il utilise une combinaison de pilote équilibré et de récepteur différentiel, avec un mode anti-commun amélioré capacité d'interférence. C'est-à-dire qu'il a une bonne résistance aux interférences sonores.

Débit en bauds :

　 1200bps, 2400bps, 4800bps, 9600bps, 19200bps, 38400bps, 125K

Mode d'interface de communication :

Interface RS485 : Asynchrone, semi-duplex, série

Inconvénients ：

　Dans de nombreux cas, lors de la connexion de la liaison de communication RS-485, vous utilisez simplement une paire de paires torsadées pour connecter les extrémités « A » et « B » de chaque interface. La connexion à la terre du signal est ignorée. Cette méthode de connexion peut fonctionner normalement dans de nombreuses situations, mais elle cache un grand danger caché d'interférence en mode commun : l'interface RS-485 utilise une méthode de transmission de signal différentiel et ne nécessite pas de détection relative du signal. signal à un certain point de référence, le système n'a besoin que de détecter la différence de potentiel entre les deux lignes. Mais les gens oublient souvent que l'émetteur-récepteur a une certaine plage de tension en mode commun. La plage de tension en mode commun de l'émetteur-récepteur RS-485 est de -7 ~ + 12 V. Ce n'est que lorsque les conditions ci-dessus sont remplies que l'ensemble du réseau peut fonctionner normalement. Lorsque la tension de mode commun dans la ligne réseau dépasse cette plage, cela affectera la stabilité et la fiabilité de la communication, voire endommagera l'interface.

Protocole HART

HART (HighwayAddressable Remote Transducer), un protocole de communication ouvert pour les capteurs distants adressables à grande vitesse, est l'une des sociétés américaines ROSEMOUNT lancées en 1985 pour les instruments intelligents sur site et les équipements de salle de contrôle. protocole de communication entre. Les appareils HART offrent une communication avec une bande passante relativement faible et un temps de réponse modéré. Après plus de 10 ans de développement, la technologie HART est devenue très mature à l'étranger et est devenue la norme industrielle pour les instruments intelligents mondiaux.

Le protocole HART utilise le signal de modulation par déplacement de fréquence FSK basé sur la norme Bell202, superposant un signal audio numérique d'une amplitude de 0,5 mA sur le signal analogique basse fréquence 4-20 mA pour une communication numérique bidirectionnelle, avec un taux de transmission de données de 1,2 Mbps. Puisque la valeur moyenne du signal FSK est 0, elle n'affecte pas la taille du signal analogique transmis au système de contrôle, garantissant ainsi la compatibilité avec les systèmes analogiques existants. Dans la communication selon le protocole HART, les principales variables et informations de contrôle sont transmises par 4-20 mA. Si nécessaire, des mesures supplémentaires, des paramètres de processus, la configuration de l'appareil, l'étalonnage et les informations de diagnostic sont accessibles via le protocole HART.

Modèle de communication :

Protocole de communication MPI

MPI est un protocole de communication multilingue pour l'écriture d'ordinateurs parallèles. Prend en charge le point à point et la diffusion. Les objectifs de MPI sont la haute performance, la grande échelle et la portabilité. MPI reste aujourd’hui le principal modèle de calcul haute performance.

Protocole MPI, son nom complet en anglais est MulTI-point-Interface. Le protocole maître/maître ou le protocole maître/esclave peut être configuré entre les automates. Le mode de fonctionnement dépend du type d'appareil : Si les stations de contrôle sont toutes des automates de la série s7-300/400, établissez une relation de connexion maître/maître. Le protocole MPI prenant en charge la communication multi-maître, toutes les UC s7-300 peuvent être configurées. en tant que maîtres de réseau, l'échange de données entre automates peut être réalisé via le protocole maître/maître. Si certaines stations de contrôle sont des automates de la série s7-200, une relation de connexion maître/esclave peut être établie. La CPU s7-200 étant une station esclave, l'utilisateur peut réaliser les opérations de lecture et d'écriture des données de la CPU s7-300 sur la station de contrôle. CPU s7200 via les instructions réseau.

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