紫金橋組態(tài)軟件的常用通訊方式解析

 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，通訊是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。紫金橋組態(tài)軟件支持的通訊方式主要分為以下幾種：

板卡通訊方式

串口通訊方式

以太網(wǎng)通訊方式

無(wú)線通訊方式

以下就這幾種方式作簡(jiǎn)單的分析與比較

板卡通訊方式

板卡通訊即在控制系統(tǒng)中通過(guò)在上位機(jī)加裝板卡，由計(jì)算機(jī)為板卡分配一定的總線帶寬或中斷進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一種通訊方式。

常見(jiàn)的板卡通訊方式主要是通過(guò)占用PCI總線或ISA總線的方式實(shí)現(xiàn)。其中PCI總線的通訊效率遠(yuǎn)大于ISA總線，因此現(xiàn)在工業(yè)控制系統(tǒng)中PCI板卡的使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于ISA總線的使用。

從采樣速率上考慮：由于板卡能直接與計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線進(jìn)行通訊，其數(shù)據(jù)處理速度是所有通訊方式中速度最快的。典型應(yīng)用如研華PCI高速采集卡，以及不斷發(fā)展完善的各類工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線如PROFIBUS、DEVICENET等都是通過(guò)板卡方式實(shí)現(xiàn)高速采集的。

以國(guó)際應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線profibus為例，其現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)刷新速率能達(dá)到100ms以內(nèi);研華的PCI-1714能達(dá)到30ms/s的采樣速率。

從成本上考慮：板卡方式的使用成本也相對(duì)低廉。

從通訊距離上考慮：普通的板卡抗干擾通訊距離為1~10m;如果采用現(xiàn)場(chǎng)總線，從理論上講profibus在使用中繼的情況下的最大值能夠達(dá)到96公里，但是由于必須使用專門設(shè)備工程造價(jià)就相對(duì)高昂。

紫金橋組態(tài)軟件支持的板卡主要有：研華、研祥、北京科日新、博碩、宏拓、康拓、橫河、天博、及中泰等廠家的部分或全系列板卡。

串口通訊方式

串口就是RS-232-C接口(又稱 EIA RS-232-C)是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo) 準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間 串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信 號(hào)的電平加以規(guī)定，現(xiàn)在常見(jiàn)的接口為9針連接器。

從通訊速率講：RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特，現(xiàn)在最快能達(dá)到115200，典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為(傳輸時(shí)隙+數(shù)據(jù)位+校驗(yàn)位+停止位)，同時(shí)還要考慮數(shù)據(jù)建立連接，數(shù)據(jù)請(qǐng)求等指令的傳輸，因此在實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)串口的通訊速度是相對(duì)較慢的。在數(shù)據(jù)量較大的系統(tǒng)中通?？煽紤]通過(guò)擴(kuò)展串口卡的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。

從通訊距離上講：由于RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m;若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。

傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。

在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。

在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過(guò)2臺(tái)，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485網(wǎng)的設(shè)備間要想互通信息只有通過(guò)“主(Master)”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)主設(shè)備通常是PC，而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個(gè)主設(shè)備，其余全部是從(Slave)設(shè)備。例如在modbus網(wǎng)絡(luò)中最多可有1個(gè)主站和127個(gè)從站。

從成本和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)的便捷性來(lái)講：由于串口通訊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，發(fā)展較早，到目前為止串口通訊仍然是整個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的通訊方式。

紫金橋組態(tài)軟件不僅可以通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC、智能儀表無(wú)紙記錄儀等設(shè)備的數(shù)據(jù)讀寫，同時(shí)也可以通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)基于CS構(gòu)架的分布式控制系統(tǒng)。

以太網(wǎng)通訊方式

以太網(wǎng)通訊即通過(guò)計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)口與設(shè)備進(jìn)行通訊。

從通訊速率來(lái)講：采用普通雙絞線的速率為一般為10Mbps，如果采用光纖通訊能達(dá)到1000Mbps。

從傳輸距離上講：以太網(wǎng)通訊幾乎沒(méi)有地域限制。

從成本上講：由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾較多，考慮抗干擾等因素，工藝用以太網(wǎng)設(shè)備售價(jià)比串口設(shè)備更高。

從組網(wǎng)方便性來(lái)講：由于以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在以太網(wǎng)組網(wǎng)已經(jīng)十分方便靈活了。借助hub，路由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)幾乎可以傳遞到任何地方。

紫金橋組態(tài)軟件不僅可以通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)支持以太網(wǎng)通訊的設(shè)備的數(shù)據(jù)讀寫，而且也可以借由以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基于B/S或C/S構(gòu)架的分布式控制系統(tǒng)。

無(wú)線通訊方式

無(wú)線方式可以看作是以上3種方式的延伸，常見(jiàn)于數(shù)據(jù)源地理位置相對(duì)分散的場(chǎng)合。

常用的實(shí)現(xiàn)方式為集群電臺(tái)通信、GSM公用移動(dòng)通信網(wǎng)通信，另外還有無(wú)線光通訊。

從通訊速率講：電臺(tái)和GSM的效率都相對(duì)低下，無(wú)線光通信則能達(dá)到最高2.5 Gbit/s。

從傳輸距離講：

電臺(tái)的通聯(lián)范圍受電臺(tái)的發(fā)射功率、接收靈敏度、金屬屏蔽、周邊環(huán)境，遮擋情況，高度，天線的種類以及天線與機(jī)器的匹配狀況，甚至空氣溫度濕度等因素影響，通訊距離主要集中在5km到60km之間。

GSM的通信距離則可以達(dá)到任何移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)。

無(wú)線光通訊則只要在收發(fā)兩個(gè)端機(jī)之間存在無(wú)遮擋的視距路徑和足夠的光發(fā)射功率，就可以進(jìn)行通信，最遠(yuǎn)可傳送4 km

從組網(wǎng)方便性來(lái)講：

無(wú)線通訊可以直接架設(shè)在屋頂，以及在江河湖海上進(jìn)行通信，可以完成地對(duì)空、空對(duì)空等多種光纖通信無(wú)法完成的通信任務(wù)，而且無(wú)需埋設(shè)線纜，可以在幾小時(shí)內(nèi)建立起通信鏈路，方便快捷，大大縮短了施工周期。

從成本上講：

無(wú)線通訊在數(shù)據(jù)源地理分散，通訊距離遠(yuǎn)的工程中具有布線少，架設(shè)簡(jiǎn)單，節(jié)約人力物力的優(yōu)勢(shì)，成本亦相對(duì)低廉。

紫金橋組態(tài)軟件可以通過(guò)無(wú)線傳輸設(shè)備如GPRS或無(wú)限電臺(tái)等實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

以上僅僅就常見(jiàn)的通訊方式談了一些個(gè)人的看法及見(jiàn)解，不足之處甚多，望大家不吝指教。