串行通信接口标准有哪些

  1.RS-232C

  RS-232C是美国EIC(电子工业联合会)在1969年公布的通信协议，至今仍在计算机和可编程序控制器中广泛使用。

  RS-232C采用负逻辑，用-5~-15V表示逻辑状态"1”，用 5~ 15V表示逻辑状态“0”RS-232C的最大通信距离为15m，最高传输速率为20Kbps，只能进行一对一的通信。RS-232C可使用9针或25针的D型连接器，可编程序控制器一般使用9针的连接器，距离较近时只需要3根线(见图74，GND为信号地)。RS-232C使用单端驱动、单端接收的电路(见图7-5)，容易受到公共地线上的电位差和外部引人的干扰信号的影响。

  2.RS-422A

  美国的EIC于1977年制定了串行通信标准RS499，对RS-232C的电气特性作了改进，RS-422A是RS-499的子集。RS422A采用平衡驱动、差分接收电路(见图7-6)，从根本上取消了信号地线:平衡驱动器相当于两个单端驱动器，其输人信号相同，两个输出信号互为反相信号，图中的小圆圈表示反相。外部输人的干扰信号是以共模方式出现的，两根传输线上的共模f扰信号相同，因接收器是差分输人，共模信号可以互相抵清。只要接收器有足够的抗共模干扰能力，就能从干扰信号中识别出驱动器输出的有用信号，从而克服外部干扰的影响。

  RS422A在最大传输速率(10Mbpe)时，允许的最大通信距离为12m;传输速率为100Kbs时，最大通信距离为1 200m。一台驱动器可以连接10台接收器。

图7-4 RS232C的信号连接

图7-5 单端驱动单端接收

图 7-6 平衡驱动差分接收

  3.RS-485

  R5485是RS422A的变形，RS-422A是全双工，两对平衡差分信号线分别用于发送和接收2RS-485为半双工，只有一对平衡差分信号线，不能同时发送和接收。

  使用RS-485通信接口和双绞线可组成串行通信网络(见图7-7)，构成分布式系统，系统中最多可有32个站，新的接口器件已允许连接128个站。

图7-7 RS-485网络

  工厂自动化通信网络

  可编程序控制器的通信包括可编程序控制器之间，可编程序控制器与上位计算机之间以及可编程序控制器与其他智能设备之间的通信。可编程序控制器与计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制"的分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。各可编程序控制器或远程1/0模块按功能各白放置在生产现场进行分散控制，然后用网络连接起来，构成集中管理的分布式网络系统。

  西门子公司提出的全集成自动化(TIA)系统的核心内容包括组态和编程的集成、数据管理的集成以及通信的集成。通信网络是这个系统重要的，关键的组件，提供了各部件和网络间完善的通信功能。

  SIM ATIC NET是西门子公司的网络产品的总称，它包含了三个主要的层次。

  1.工业以太网

  SIM A TIC NET的顶民为工业以大网，它是基于国际标欢IEE802.3的开放式网络。以太网可实现管理-控制网络的一体化，可生成到因特网，为全球联网提供了条件。以太网在B城网(LAN)领城中的市场占有率高达80%，通过广城网(如ISDN或Internet)，可实现全球性的远程通信。网络规模可达1024站，距离可达1.5km(电气网络)或200km(光纤网络)。符合IEEE802.3u标准的100Mbps的高速以太网发送信息显著加快，占用总线的时间极短。

  协员工业以太网将控制网络集成到信息技术(IT)中，可与使用TCP/IP协议的计算机传输数据，可使用E-mail和Web技术，用户可在工业以太网的Socket接口上编制白己的协议，可在网络中的任何一点进行设备启动和故障检查，冗余网络可构成冗余系统。

  西门子可提供以太网通信模块或通信处理器，远程访问路由器可在广域网连接的两个以太网之间实现远程通信。

  西门子的工业以太网中采用了以下的新技术:

  (1)清除冲突的全双工方式

  由于避免了报文竞争，数据吞吐量明显地增加，在两个节点之间可同时发送和接收数据，全双工快速以太网链路的数据传输率可增加到200Mbps。

  (2)交换技术(Switching)

  交换技术用开关将一个网络分成若干段.降低了网络通信的负载。在每个独立的段中，本地数据通信独立于其他段，因此可以在不同的段内同时发送数据。利用交换技术易于扩展网络的规模，通信范围实际上没有限制。

  (3)自适应

  网络节点(数据终端和网络组件)可自动识别信号传输速率(10Mbps或100Mbps)，可根据以太网的配置协议实现对自动协商的支持。

  2.现场总线PROFIBUS

  西门子通信网络的中问层为工业现场总线PROFIBUS，它是用于车间级和现场级的国际标准，传输速率最大为12Mbps，响应时间的典型值为1ms，使用屏蔽双绞线电缆(最长9.6km)或光缆(最长90km)，最多可接127个从站。

  PROFIBUS是不依赖生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接口交换信息。PROFIBUS已被纳人现场总线的国际标准IEC61158和EN50170，已有500多家制造厂商提供种类繁多的带有PROFTBUS接口的现场设备，用户可以自由地选择最合适的产品，PROFIBUS在全此界拥有大量的用户，PROFIBUS可用于分布式1O设备、传动装置，可编程序控制器和基于PC的自动化系统。

  PROFIBUS由3个系列组成:PROFTBUS-DP.PROFIBUS-PA和PROFIBUSFMS。

  PROFIBUSDP特别适用于可编程序控制器与现场级分散的远程I/O设备之间的快速数据交换通信，即插即用，如用于西门子的ET200分布式I/O系统。主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从方式，以及这两种方式的混合。使用编程软件STEP 7-MicroWIN 32或SIMATIC NET软件，可对网络设备组态或设置参数，可启动或测试网络中的节点。

  西门子的57系列可编程序控制器有的配备有集成的PROFIBUS-DP接口，也可以通过接口模块或通信处理器连接到PROFIBUS-DP。可将多条PROFIBUS-DP线路通过集成的接口或接口模块连接到一个可编程序控制器。

  PROFIBUS-PA用于与过程自动化的现场传感器和执行器进行低速数据传输，咱应时间的典型值为200ms，最大传输距离为1.9km，使用屏蔽双纹线电缆，由总线提供电源。通过本质安全总线供电，可用于危险区城的现场设备，在危险区城每个DP/PA链路可连接15个现场设备。在非危险区城每个DP/PA链路可连接31个现场设备。

  PROFIBUS-FMS用于不同供应商的自动化系统之间传输数据，处理单元级(可编程序控制器和PC)的通用的控制层多主站数据通信，为解决复杂的通信任务提供了很大的灵活性。