RS232、RS422/RS485串行通信标准及其在火力发电厂热工自动化系统中的应用实践(图文)

近几年来，我国火电厂的热工自动化水平不断发展，普遍采用了较为成熟的集散控制系统（DCS）以及不断发展的现场总线控制系统（FCS）等。而热工自动化水平的发展离不开相关技术的支持，如计算机技术、通信技术、基于现代控制理论的控制技术等。论文检测。其中，通信技术在现代热工自动化的发展过程中一直扮演着重要的角色，而在诸多通信技术中，串行通信技术作为一种灵活、方便、可靠的通信手段，在火电厂热工控制系统中有着广泛的应用，并得到了充分地发挥。
　　1 RS-232、RS-422与RS-485串行数据接口标准介绍
　　RS-232、RS-422与RS-485接口均是串行通信的标准接口，借助于这些标准接口，可以很方便地将各种计算机、外部设备、智能仪器仪表等设备有机地连接起来，进行串行通信。该标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及其他要求（如通信电缆、通信协议等），用户可以在该标准的基础上建立自己的高层通信协议。
　　1.1 RS-232串行接口标准
　　目前RS-232是目前通信工业中最常用的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。所以RS-232适合本地设备之间的通信。图一为计算机与终端设备之间利用RS-232相连的最常用的交叉连线图，而更简单的连接方法可以仅将“发送数据”和“接收数据”交叉相连。
　　
　　图一计算机与终端设备通过RS-232相连
　　1.2 RS-422串行接口标准
　　RS-422标准是为了改善RS-232标准的电气特性，又考虑与RS-232兼容而制定的标准，其全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”。RS-422接口电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器组成。规定电路中只能有一个发送器，可以有多个接收器，即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422的最大传输速率为10Mb/s，在此速率下，电缆的允许长度约为120米；若采用较低的传输速率，如90000b/s，则最大传输距离为4000英尺（约1219米）。 图二为典型的RS422接口连接，其中G为发送驱动器，R为接收器。
　　
　　图二 典型的RS-422连接
　　1.3 RS-485串行接口标准
　　RS-485是从RS-422基础上发展而来的，其许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。与RS-422相比，RS-485增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，它扩展了RS-422的性能，允许总线上一个发送器驱动32个负载设备，负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器。与RS-422类似，RS-485接口的最大传输速率为10Mb/，最大传输距离为4000英尺（约1219米），其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离；只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。典型的RS-485可参看后面所述的火检系统。
　　2 Modbus串口通信协议介绍
　　通信协议是对数据传送方式的规定，包括数据格式定义和数据位定义等，通信方式必须遵从统一的通信协议。基于串口的通信协议较多，电力系统中比较常用的有Modbus规约、CDT规约、HART协议、IEC60870-5-101/102/103规约等，有些厂家也定义了自己专用的通信规约。其中火电厂热工自动化系统使用得较多的是Modbus通信规约。
　　Modbus协议最初是Modicon公司用于自己的PLC通信上，由于该协议简单规范，功能齐全，逐步成为了工控行业串口通信的通用协议之一。Modbus有两种通信传输方式，即RTU方式和ASCII方式。

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