通讯总线RS485-8*2.5

通讯总线RS485-8*2.5

基于RS485接口的DGL通信协议（修改）
1.       前言
在常见的数字式磁致伸缩液位计中，多采用RS485通信方式。但RS485标准仅对物理层接口进行了明确定义，并没有制定通信协议标准。因此，在RS485的基础上，派生出很多不同的协议，不同公司均可根据自身需要设计符合实际情况的通信协议。并且，RS485允许单总线多机通信，如果通信协议设计不好，就会造成相互干扰和总线闭锁等现象。如果在一条总线上挂接不同类型的产品，由于协议不一样，很容易造成误触发，造成总线阻塞，使得不同产品对总线的兼容性很差。
随着RS485的发展，Modicon公司提出的MODBUS协议逐步得到广泛认可，已在工业领域得到广泛应用。而MODBUS的协议规范比较烦琐，并且每字节数据仅用低4位（范围：0~15），在信息量相同时，对总线占用时间较长。
DGL协议是根据以上问题提出的一种通信协议。在制定该协议时已充分考虑以下几点要求：
a.         兼容于MODBUS 。也就是说，符合该协议的从机均可挂接到同一总线上。
b.         要适应大数据量的通信。如：满足产品在线程序更新的需要(未来功能)。
c.         数据传输需稳定可靠。对不确定因素应加入必要的冗错措施。
d.         降低总线的占用率，保证数据传输的通畅。
2.       协议描述
为了兼容其它协议，现做以下定义：
通信数据均用1字节的16进制数表示。从机的地址范围为：0x80～0xFD，即：MSB=1；命令和数据的数值范围均应控制在0~0x7F之间。即：MSB=0，以区别地址和其它数据。
液位计的编码地址为：0x82~0x9F。其初始地址(出厂默认值)为：0x81。
罐旁表的编织地址为：0xA2~0xBF。其初始地址(出厂默认值)为：0xA1。
其它地址用于连接其它类型的设备，也可用于液位计、罐区表地址不够时的扩充。
液位计的命令范围为：0x01~0x2F，共47条，将分别用于参数设定、实时测量、诊断测试、在线编程等。
通信的基本参数为：4800波特率，1个起始位，1个结束位。字节校验为奇校验。
本协议的数据包是参照MODBUS RTU 通信格式编写，并对其进行了部分修改，以提高数据传输的速度。另外，还部分参照了HART协议。其具体格式如下：
ADDRESS
COMMAND
Byte Count
DATA
Check SUM
地址
命令
字节数
数据
校验和
1 Byte
1 Byte
=n, 1 Byte
n Byte
1 Byte
80~9F
01~2F
00~10
0~7F
0~7F
表中，数据的大字节数为16个。也就是说，整个数据包长为20个字节。
“校验和”是其前面所有数据异或得到的数值，然后将该数值MSB位清零，使其满足0~7F的要求。在验证接收数据包的“校验和”是否正确时，可将所有接收数据(包括“校验和”)进行异或操作，得到的数据应＝0x80。这是因为，只有“地址”的MSB=1，所以异或结果的MSB也必然等于1。
本协议不支持MODBUS中所规定的广播模式。
3.       时序安排
在上电后，液位计将先延迟10秒，等待电源稳定。然后，用5秒的时间进行自检和测试数据。接着产品进入待机状态并打开RS485通信接口，等待主机的请求。因此，主机应在液位计上电20秒后，再将液位计置为工作状态，进行测量操作。
液位控制器（HMT-900或H-1000）主要用于液位计的供电和防爆安全隔离。主机可通过RTS信号控制（HMT-900或H-1000）供给液位计的电源。当RTS有效时，电源将被打开。因此，液位计的电源是可以通过主机软件控制的。
在现场应用中，主机软件的工作时序一般应遵循以下几个步骤。
1)      在开主机前，并认真检查各相关设备的电源和电缆连接情况。
2)      在启动主机软件时，打开相应串行端口。使能RTS信号，给液位计上电。
3)      软件初始化操作，延迟20秒。
4)      读液位计的相应参数，然后将液位计置为工作状态。
5)      此时，主机可进入正常的轮训、记录、显示、报警等工作

RS485屏蔽双绞电缆又叫RS-485通讯电缆,RS485总线,RS485现场总线,RS485屏蔽电缆,RS485信号电缆,RS422电缆,STP-120屏蔽双绞电缆,RS485-22有叫ASTP-120欧姆铠装双绞屏蔽电缆,外皮颜色为灰色PVC护套,一般用于电厂。
RS485电缆美制标准AWG与公制、英制单位对照表
美制AWG    外径    截面积(mm2)    电阻值(W/km)    美制AWG    外径    截面积(mm2)    电阻值(W/km)
    公制mm    英制inch                公制mm    英制inch        
4/0    11.68    0.46    107.22    0.17    22    0.643    0.0253    0.3247    54.3
3/0    10.40    0.4096    85.01    0.21    23    0.574    0.0226    0.2588    48.5
2/0    9.27    0.3648    67.43    0.26    24    0.511    0.0201    0.2047    89.4
1/0    8.25    0.3249    53.49    0.33    25    0.44    0.0179    0.1624    79.6
1    7.35    0.2893    42.41    0.42    26    0.404    0.0159    0.1281    143
2    6.54    0.2576    33.62    0.53    27    0.361    0.0142    0.1021    128
3    5.83    0.2294    26.67    0.66    28    0.32    0.0126    0.0804    227
4    5.19    0.2043    21.15    0.84    29    0.287    0.0113    0.0647    289
5    4.62    0.1819    16.77    1.06    30    0.254    0.0100    0.0507    361
6    4.11    0.1620    13.30    1.33    31    0.226    0.0089    0.0401    321
7    3.67    0.1443    10.55    1.68    32    0.203    0.0080    0.0316    583
8    3.26    0.1285    8.37    2.11    33    0.18    0.0071    0.0255    944
9    2.91    0.1144    6.63    2.67    34    0.16    0.0063    0.0201    956
10    2.59    0.1019    5.26    3.36    35    0.142    0.0056    0.0169    1,200
11    2.30    0.0907    4.17    4.24    36    0.127    0.0050    0.0127    1,530
12    2.05    0.0808    3.332    5.31    37    0.114    0.0045    0.0098    1,377
13    1.82    0.0720    2.627    6.69    38    0.102    0.0040    0.0081    2,400
14    1.63    0.0641    2.075    8.45    39    0.089    0.0035    0.0062    2,100
15    1.45    0.0571    1.646    10.6    40    0.079    0.0031    0.0049    4,080
16    1.29    0.0508    1.318    13.5    41    0.071    0.0028    0.0040    3,685
17    1.15    0.0453    1.026    16.3    42    0.064    0.0025    0.0032    6,300
18    1.02    0.0403    0.8107    21.4    43    0.056    0.0022    0.0025    5,544
19    0.912    0.0359    0.5667    26.9    44    0.051    0.0020    0.0020    10,200
20    0.813    0.0320    0.5189    33.9    45    0.046    0.0018    0.0016    9,180
21    0.724    0.0285    0.4116    42.7    46    0.041    0.0016    0.0013    16,300
在以太网和XDSL接入网设计中用到的RS-485接口的通讯电缆，经常会碰到诸如24AWG、26AWG等等表示电缆直径的方法。其实AWG(American Wire Gauge)是美制电线标准的简称，AWG值是导线厚度（以英寸计）的函数。下表是AWG与公制、英制单位的对照表。其中，4/0表示0000，3/0表示000，2/0表示00，1/0表示0。例如，常用的**线直径为24 AWG 的线径约为0.5mm(0.2mm2)，26AWG，约为0.4mm(0.13mm2)，AWG数值越大线径越小，平方越小。
RS485电缆传输距离
以24AWG的RS-485电缆（线径为0.51mm）为例，当数据信号速率降低到90Kbit/S以下时，假定大允许的信号损失为6dBV时，则电缆长度被限制在1200m，当数据信号速率为600Kbit/S时，采用24AWG电缆，大电缆长度是200m，若采用19AWG电缆（线径为0.91mm）则电缆长 度将可以大于200m； 若采用28AWG 电缆（线径为0.32mm）则电缆长度只能小于200m。
如果传输距离达不到以上数字，除了布线环境干扰恶劣外，那就是电缆的质量问题。
普通网线UTP、STP，严格来说也是不能满足RS485协议的传输要求。撇开网线的机械强度、耐环境性能不说，只说电性能，一般网线的特性阻抗通常为100欧姆，而RS485要求的匹配阻抗必须在120欧姆以上（个别的如ProfiBus则达到150欧姆）。当数据在高速率传输的情况下，线路就呈现传输线效应，此时负载的特性阻抗必须与输出相匹配，否则，就会导致信号回波反射、系统不能正常工作。即使某些情况下，可以通过在末端并联匹配电阻等方法来实现阻抗匹配，但长远来说，一旦该电阻因某种原因改变而会重新发生故障，再说，此种方法还会带来增大系统功率消耗的弊端。
RVVP、KVVP这类的线材，虽然有屏蔽网，但其PVC绝缘的介质损耗实在让人无法忍受，更难实现高速远距离传输！
当高速、远距离通信，或者处于干扰恶劣的工业环境下，选择传输介质就显得十分重。采用阻抗相匹配的RS485电缆有利于降低信号的回波反射；其双绞对称、多重隔离屏蔽等*的结构，通过正确的接地，提高了信道的抗干扰性能；其高频低衰减的特性，可实现信号长线传输距离大化！其灵活的组合形式、多种护套更可适用不同的场合。

通讯总线RS485-8*2.5