常用几种通讯协议

Modbus

Modbus 技术已成为一种工业标准。它是由Modicon 公司制定并开发的。其通讯主要采用

RS232，RS485 等其他通讯媒介。它为用户提供了一种开放、灵活和标准的通讯技术，降低了开发和维护成本。

Modbus 通讯协议由主设备先建立消息格式，格式包括设备地址、功能代码、数据地址和出错校验。从设备必需用Modbus 协议建立答复消息，其格式包含确认的功能代码，返回数据和出错校验。如果接收到的数据出错，或者从设备不能执行所要求的命令，从设备将返回出错信息。

Modbus 通讯协议拥有自己的消息结构。不管采用何种网络进行通讯，该消息结构均可以被系统采用和识别。利用此通信协议，既可以询问网络上的其他设备，也能答复其他设备的询问，又可以检测并报告出错信息。

在Modbus 网络上通讯期间，通讯协议能识别出设备地址，消息，命令，以及包含在消息中的数据和其他信息，如果协议要求从设备予以答复，那么从设备将组建一个消息，并利用Modbus 发送出去。

BACnet

BACnet 是楼宇自动控制系统的数据通讯协议,它由一系列与软件及硬件相关的通讯协

议组成,规定了计算机控制器之间所有对话方式。协议包括:(1) 所选通讯介质使用的电子信

号特性,如何识别计算机网址,判断计算机何时使用网络及如何使用。(2) 误码检验,数据压缩

和编码以及各计算机专门的信息格式。显然,由于有多种方法可以解决上述问题,但两种不

同的通讯模式选择同一种协议的可能性极少,因此,就需要一种标准。即由ISO(国际标准化

协会〉于80 年代着手解决,制定了《开放式系统互联(OSI 〉基本参考模式(Open System Interconnection/Basic Reference Model 简称OSI/RM)IS0- 7498 》。

OSI/RM 是ISO/OSI 标准中最重要的一个,它为其它0SI 标准的相容性提供了共同的参考,为研究、设计、实现和改造信息处理系统提供了功能上和概念上的框架。它是一个具

有总体性的指导性标准,也是理解其它0SI 标准的基础和前提。

0SI/RM 按分层原则分为七层,即物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。

BACnet 既然是一种开放性的计算机网络, 就必须参考OSIAM 。但BACnet 没有从网络的最低层重新定义自己的层次,而是选用已成熟的局域网技术, 简化0SI/RM, 形成包容许多局域网的简单而实用的四级体系结构。

四级结构包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。

BACnet 协议由以下几部分组成：楼宇自控设备功能和信息数据的表示方式,五种规范局域网通讯协议以及它们之间相互通讯采用的协议。

OPC规范简介

由OPC Task Force 制定的OPC(OLE for Process Control) 规范于1996 年8 月正式诞生了，随着1997 年2月Microsoft 公司推出Windows95 支持的DCOM 技术，1997年9月新成立的OPC Foundation 对OPC 规范进行修改，增加了数据访问等一些标准，OPC 规范得到了进一步的完善。

“ OPC 基于Microsoft 公司的Distributed interNet Application (DNA) 构架和Component Object Model (COM) 技术的，根据易于扩展性而设计的。OPC 规范定义了一个工业标准接口，这个标准使得COM 技术适用于过程控制和制造自动化等应用领域。” OPC基础委员会主席Dave Rehbein 是这样

描述的

OPC 是以OLE/COM 机制作为应用程序的通讯标准。OLE/COM 是一种客户/服务器模式，具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点。OPC 规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发中脱离出来。

基于OPC 的软件结构如图

由图可见，应用程序与OPC服务器之间必须有OPC 接口，OPC规范提供了两套标准接口：Custom 标准接口，OLE 自动化标准接口。通常在系统设计中采用OLE 自动化标准接口。

OLE 自动化标准接口，及采用OLE 自动化技术进行调用，其技术为上节所述的OLE 自动化技术。OLE 自动化标准接口定义了以下三层接口，依次呈包含关系。

OPC Server：OPC启动服务器，获得其他对象和服务的起始类，并用于返回OPC Group 类对象；

OPC Group ：存储由若干OPC Item 组成的Group信息，并用于返回OPC Item类对象。

OPC Item ：存储具体Item 的定义、数据值、状态值等信息。

由于OPC 规范基于OLE/COM 技术，同时OLE/COM 的扩展远程OLE 自动化与DCOM 技术支持TCP/IP 等多种网络协议，因此可以将OPC 客户、服务器在物理上分开，分布于网络不同节点上。

OPC 规范可以应用在许多应用程序中，如它们可以应用于从SCADA 或者DCS 系统的物理设备中获取原始数据的最低层，它们同样可以应用于从SCADA 或者DCS 系统中获取数据到应用程序中。

实际上，OPC设计的目的就是从网络上某节点获取数据。图 4.2.2OPC的客户/服务器关系图同样描述了OPC 在SCADA 系统的应用。

采用OPC 规范设计系统的好处在进行新型微机远动系统的研制中，各个计算机以及各个模块的数据交换应该按照OPC 规范进行。这样做有以下好处：

OPC 规范以OLE/DCOM 为技术基础，而OLE/DCOM 支持TCP/IP 等网络协议，因此可以将各个子系统从物理上分开，分布于网络的不同节点上。

OPC 按照面向对象的原则，将一个应用程序( OPC 服务器)作为一个对象封装起来，只将接口方法暴露在外面，客户以统一的方式去调用这个方法，从而保证软件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发中脱离出来。

OPC 实现了远程调用，使得应用程序的分布与系统硬件的分布无关，便于系统硬件配置以及，使得系统的应用范围更广。

采用OPC 规范，便于系统的组态化，将系统复杂性大大简化，可以大大缩短软件开发周期，提高软件运行的可靠性和稳定性，便于系统的升级与维护。

OPC 规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而实现系统的开放性，易于实现与其它系统的接口。