PLC通讯入门:搞懂“协议、接口、主从”，就看懂了所有通讯技术

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很多刚开始学习PLC的人，一接触通讯就会被各种名词砸得头晕：
RS232、RS485、Modbus RTU、Modbus TCP、Profinet、EtherNet/IP……
还没开始配置参数，就已经被这些专业术语搞懵了。
其实，PLC通讯并没有想象中那么复杂。
今天不讲具体协议如何配置，也不讲寄存器地址怎么填写，而是先搞懂一个最根本的问题：
PLC之间到底是如何“说话”的？
当你理解了通讯的本质，再学习任何通讯协议都会变得简单很多。

一、PLC通讯的本质是什么？通讯的本质其实非常简单：
让设备之间能够按照约定交换数据。
为了理解这一点，我们先看一个生活中的例子。
假设你在车间里工作，想让老王帮你拿一把扳手。
这件事情要顺利完成，至少需要满足三个条件：
条件一：双方说同一种语言
你说中文，老王说英语。
你喊：
“帮我拿个扳手！”
老王却完全听不懂。
结果自然是事情办不成。


条件二：有传递信息的方式
如果老王就在你旁边：
直接喊一声就行。
如果距离较远：
可以用对讲机
可以打电话
可以发微信
总之需要一种能够把信息传递过去的方法。


条件三：有说话规则
你和老王之间还需要约定：
是你说一句他执行一次？
还是双方随时都能说话？
谁先开口？
谁负责回答？
如果没有规则，两个人同时说话，谁都听不清。
事实上：
语言、传输方式、说话规则。
这三个条件缺一不可。
PLC通讯也是完全一样的道理。
只是把车间里的两个人，换成了两台设备。


二、说同一种话——通讯协议
PLC之间交换数据，传递的其实是一串串0和1。
但是这些0和1必须按照一定格式组织起来。
否则对方根本不知道：
哪部分是数据
哪部分是地址
哪部分是命令
这种规定数据格式的标准，就叫：
通讯协议（Protocol）
例如：
Modbus
Profinet
EtherNet/IP
都属于通讯协议。
可以把协议理解成语言。
例如：
中文有中文语法
英文有英文语法
虽然表达方式不同，但都能传递信息。
PLC也是如此。
不同协议的数据格式不同：
Modbus有自己的格式
Profinet有自己的格式
EtherNet/IP有自己的格式
只要通讯双方都支持同一种协议，就能够正常交流。
因此：
协议解决的是“说什么话”的问题。


三、靠什么传话——物理接口
协议解决了语言问题。
那么数据又是如何传过去的呢？
这就需要物理接口。
1. RS232：近距离通讯
最早的需求很简单。
一个电柜里面两台设备交换数据。
距离很近。
于是采用最简单的方法：
一根线发送
一根线接收
通过电压高低表示：
高电平 = 1
低电平= 0
这种方式就是：
RS232
特点：
接线简单
成本低
传输距离短
抗干扰能力一般
适用于近距离通讯。
2. RS485：远距离、多设备通讯
后来需求升级了。
例如：
整个车间几十台设备联网
传输距离达到几百米甚至上千米
工业现场干扰严重
RS232已经无法满足需求。
于是出现了：
RS485
它采用差分信号传输。
简单理解就是：
两根线绞合在一起传输数据。
当外界干扰出现时：
两根线受到的干扰几乎相同。
设备只比较两根线之间的电压差。
因此能够有效抵抗干扰。
RS485的优势：
① 传输距离远
可达到上千米。
② 抗干扰能力强
适合工业现场。
③ 支持总线结构
一根线上可以挂接多个设备。
因此RS485成为工业自动化领域最常见的通讯接口之一。
3. 工业以太网：高速通讯时代
随着自动化系统越来越复杂：
设备数量增加
数据量增大
实时性要求提高
RS485那种“轮流问答”的方式开始变得效率不足。
于是工业以太网逐渐普及。
例如：
Profinet
EtherNet/IP
都运行在工业以太网基础之上。
工业以太网的特点：
数据传输速度快
每个设备拥有独立地址（IP）
支持大量设备同时通讯
网络扩展方便
其工作方式类似于互联网。
数据被打包后发送到交换机。
交换机根据地址精准转发。
各设备之间互不干扰。
因此：
物理接口解决的是“通过什么方式传话”的问题。
B四、谁先开口——主从关系
语言有了。
传输线路也有了。
还差最后一个问题：
谁先说话？
现实中你让老王帮忙：
通常是：
你发出指令。
老王执行后回复。
不会两个人同时不停讲话。
否则场面一定混乱。
PLC通讯同样如此。
特别是在RS485总线网络中。
很多设备共用同一条通讯线路。
如果所有设备同时发送数据：
信号就会冲突。
整个通讯都会瘫痪。
因此大多数系统采用：
主从模式（Master-Slave）
工作方式如下：
主站依次询问：
1号设备，当前温度多少？
设备回答。
然后继续：
2号设备，当前速度多少？
设备回答。
再继续：
3号设备，当前状态如何？
设备回答。
从站只能在被询问时回复。
不能主动发言。
这样才能保证通讯秩序。
可以把主从模式理解成：
在通讯线路上安装了一个红绿灯。
主站不发问。
从站就不能说话。
B五、Modbus RTU和Modbus TCP到底有什么区别？
很多初学者都会问：
Modbus RTU和Modbus TCP有什么区别？
其实理解了前面的内容，答案立刻就出来了。
它们使用的是：
同一种语言
即：
Modbus协议
数据格式和通讯逻辑基本一致。
区别在于：
Modbus RTU
运行在：
RS485网络
就像使用对讲机。
多个设备挂在同一条线上。
Modbus TCP
运行在：
以太网
就像使用微信聊天。
每台设备拥有独立IP地址。
通讯效率更高。
因此：
Modbus RTU和Modbus TCP，本质上是同一种语言走了不同的路。
B六、学习通讯最重要的方法
很多人学习通讯时喜欢死记硬背各种协议名称。
实际上没有必要。
无论以后遇到：
Modbus
Profinet
EtherNet/IP
CAN
Profibus
OPC UA


都可以先拆成三个问题：
第一层：说什么话？
对应：
通讯协议
第二层：靠什么传？
对应：
物理接口
例如：
RS232
RS485
Ethernet
第三层：按什么规矩说？
对应：
通讯机制
例如：
主从模式
客户端/服务器
发布/订阅
当你养成这种分析习惯后，
任何复杂的通讯协议都能迅速看懂其核心结构。
B结语
PLC通讯看似复杂，实际上本质非常简单。


无论名字多么高大上，最终都离不开三个核心问题：
①说同一种话（通讯协议）
②通过什么传（物理接口）
③按什么规则说（通讯机制）
当你学会把所有通讯协议拆解成这三层结构时，就不会再被各种专业名词吓到。
因为你看到的不再是一堆缩写，而是一套完整且清晰的通讯逻辑。
记住一句话：
通讯的本质，就是让设备按照统一的语言和规则交换数据。
理解了这一点，PLC通讯的大门就真正向你打开了。

周春文

谢谢分享

王绍兴

确实是的。
  我搞modbus rtu通讯历时按年计。
验证项目做的是西门子s7-200的集成串口，与三菱FX-2N的扩展DB485A通讯板，屡做屡败，又屡败屡做，总是在快要通讯成功的前面失败。
  那时候，能够看的资料非常非常少，也没有什么信息，之前，2个类型的plc就modbus rtu通讯或者自由口通讯也没有做过的经历。
  直到，我在一次偶然的机会，看到网友在弄串口调试软件，才恍然大悟，原来该通讯可以这样调试，于是，重新开始测试，居然成功了。
  至此，各种的通讯先后被理解，被应用了。

王绍兴

通讯这东西，不仅仅是看被人如何做，最重要的是自己用实际的plc做项目。