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紫金桥组态软件的常用通讯方式解析

在工业控制系统中,通讯是整个系统设计的关键所在。紫金桥组态软件支持的通讯方式主要分为以下几种:

  • 板卡通讯方式
  • 串口通讯方式
  • 以太网通讯方式
  • 无线通讯方式

以下就这几种方式作简单的分析与比较

板卡通讯方式

板卡通讯即在控制系统中通过在上位机加装板卡,由计算机为板卡分配一定的总线带宽或中断进行数据处理的一种通讯方式。

常见的板卡通讯方式主要是通过占用PCI总线或ISA总线的方式实现。其中PCI总线的通讯效率远大于ISA总线,因此现在工业控制系统中PCI板卡的使用远远大于ISA总线的使用。

从采样速率上考虑:由于板卡能直接与计算机内部总线进行通讯,其数据处理速度是所有通讯方式中速度最快的。典型应用如研华PCI高速采集卡,以及不断发展完善的各类工业控制现场总线如PROFIBUS、DEVICENET等都是通过板卡方式实现高速采集的。

以国际应用最为广泛的现场总线profibus为例,其现场仪表的数据刷新速率能达到100ms以内;研华的PCI-1714能达到30ms/s的采样速率。

从成本上考虑:板卡方式的使用成本也相对低廉。

从通讯距离上考虑:普通的板卡抗干扰通讯距离为1~10m;如果采用现场总线,从理论上讲profibus在使用中继的情况下的最大值能够达到96公里,但是由于必须使用专门设备工程造价就相对高昂。

紫金桥组态软件支持的板卡主要有:研华、研祥、北京科日新、博硕、宏拓、康拓、横河、天博、及中泰等厂家的部分或全系列板卡。

 

串口通讯方式

串口就是RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信 号的电平加以规定,现在常见的接口为9针连接器。

从通讯速率讲:RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特,现在最快能达到115200,典型的数据结构为(传输时隙+数据位+校验位+停止位),同时还要考虑数据建立连接,数据请求等指令的传输,因此在实际应用中一个串口的通讯速度是相对较慢的。在数据量较大的系统中通常可考虑通过扩展串口卡的方式来进行数据的采集。

从通讯距离上讲:由于RS-232-C标准规定,驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。

传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。

在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

在RS232或RS485设备联成的设备网中,如果设备数量超过2台,就必须使用RS485做通讯介质,RS485网的设备间要想互通信息只有通过“主(Master)”设备中转才能实现,这个主设备通常是PC,而这种设备网中只允许存在一个主设备,其余全部是从(Slave)设备。例如在modbus网络中最多可有1个主站和127个从站。

从成本和系统结构的组网的便捷性来讲:由于串口通讯结构简单,成本相对较低,发展较早,到目前为止串口通讯仍然是整个工业控制系统中应用最为广泛的通讯方式。

紫金桥组态软件不仅可以通过串口实现对PLC、智能仪表无纸记录仪等设备的数据读写,同时也可以通过串口实现基于CS构架的分布式控制系统。

 

以太网通讯方式。

以太网通讯即通过计算机以太网口与设备进行通讯。

从通讯速率来讲:采用普通双绞线的速率为一般为10Mbps,如果采用光纤通讯能达到1000Mbps。

从传输距离上讲:以太网通讯几乎没有地域限制。

从成本上讲:由于工业现场干扰较多,考虑抗干扰等因素,工艺用以太网设备售价比串口设备更高。

从组网方便性来讲:由于以太网技术的不断发展,现在以太网组网已经十分方便灵活了。借助hub,路由现场数据几乎可以传递到任何地方。

紫金桥组态软件不仅可以通过以太网实现对支持以太网通讯的设备的数据读写,而且也可以借由以太网实现基于B/S或C/S构架的分布式控制系统。

 

无线通讯方式

无线方式可以看作是以上3种方式的延伸,常见于数据源地理位置相对分散的场合。

常用的实现方式为集群电台通信、GSM公用移动通信网通信,另外还有无线光通讯。

从通讯速率讲:电台和GSM的效率都相对低下,无线光通信则能达到最高2.5 Gbit/s。

从传输距离讲:

电台的通联范围受电台的发射功率、接收灵敏度、金属屏蔽、周边环境,遮挡情况,高度,天线的种类以及天线与机器的匹配状况,甚至空气温度湿度等因素影响,通讯距离主要集中在5km到60km之间。

GSM的通信距离则可以达到任何移动通信网络覆盖的范围内。

无线光通讯则只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,就可以进行通信,最远可传送4 km

从组网方便性来讲:

无线通讯可以直接架设在屋顶,以及在江河湖海上进行通信,可以完成地对空、空对空等多种光纤通信无法完成的通信任务,而且无需埋设线缆,可以在几小时内建立起通信链路,方便快捷,大大缩短了施工周期。

从成本上讲:

无线通讯在数据源地理分散,通讯距离远的工程中具有布线少,架设简单,节约人力物力的优势,成本亦相对低廉。

紫金桥组态软件可以通过无线传输设备如GPRS或无限电台等实现设备运行状态的远程监控。

以上仅仅就常见的通讯方式谈了一些个人的看法及见解,不足之处甚多,望大家不吝指教。