浅析RS485上面的Modbus通信

在Modbus通信中，使用ModbusRTU还是比较多的，在使用Modbus的串口通信中，使用485的也是比较多，当然，出现问题比较多的还是485的。

那为什么485使用起来那么多问题，还是那么多人选择使用485呢。

那就不得不讲讲485和232的区别了。

什么是全双工？简单地说，就像我们现在的手机打电话，两个人可以同时说话的，只是我们习惯了一个人先说，另一个人再说。如果能力允许的话，两个人完全可以同时说话，提高聊天效率的。

那半双工呢，就像以前的对讲机，先有一个说话，说完之后，还要加一句over，然后对方再按开关说话。完了还在补一句over。

而Modbus协议呢，从交互流程来说呢，是属于一问一答的形式。

先由主站发起读或者写请求，从站收到命令之后，再作回复。因此，在这里，全双工的优势并不能发挥出来。

而RS232呢，只能一对一通信，RS485，可以做到一对多通信。这个一对多，指的是，在485总线网络里，只能有一个主站，可以有多个从站。

在这一点上，如果主控制器需要接多个从控制器的，485的优势就发挥出来了。

通信距离，RS232呢，一般是小于15米，也有说是小于20米的，笔者选择保守一些，就小于15米吧。如果是按遵循EIA/TIA-232标准，然后最大线路对地电容量为2500pF，对100pF/m的电缆，则长为25米。所以取个保守点的值吧。

所以通信距离来说，RS485的优势又胜了。

信号传输，RS232是共地传输的，因此也就决定了通信距离，共地传输呢，也容易有共模信号干扰。RS485是差分传输的，所以传输距离也长一些，也因此只需要两根差分信号线就可以了，同时也决定其只能使用半双工的形式。

RS422我们就暂时不介绍了。RS422是综合了RS232和RS485的优点和缺点。

综合来看呢，在很多场合用485就特别合适了。特别是需要一对多的情况，只能非485莫属了。

既然说Modbus 的RS485可以一对多，那最多是允许接多少个设备呢。

听过比较多的答案是32台设备。

当然，这并不是绝对的，很多现场连10台都达不到。有些现场也能超过32台的。

那为什么是32呢。因为是官方Modbus 文档说的，大家也就按这个标准回答了。

那官方说这个数字的依据是什么呢。

所允许的地址，设备使用RS485单元负载总量，以及所需要的线偏置。

其实这里面，实际还是看其负载总量。

简单点说，具体看实际情况。理论只是理论。这可是很有用的废话。

RS485要怎么接呢。

菊花链接法

这种接法是最常见，也是RS485建议使用的。

简单点来说，就是A接A，B接B。一个接一个，手拉手式的。如果再画下去，就会像一个菊花瓣的一样的，所以就叫菊花链接法。

总线式接法

其实这种接法呢，一般只存在于图片中，因为在实际的485接法中，很容易将总线式接成菊花链接法，因为主要都是一个接一个，手拉手。

谁会好端端地在总线上抠一个口出来，然后把线接上去呢。

或者你会问，那可以都把线从一个主控设备引出来呀。这么做的话，那又变成了星型接法了。

所以说RS485，很少看到有总线型接法的。

星型接法

简单地说，就是所有的接线，都从一个地方出来。

星型接法呢，如果对于从设备少的话，比如只有两三个，其实也还少，问题不大的。但是如果设备多了，比如七八个，甚至十个，估计主控的接线端子都扛不住了吧，得拧多大的一坨线端子，带来隐患不说，又不美观，而且看起来还不专业。

当然了，如果从设备多，都想使用星型接法，那在主控这端，可以加一个485集线器，这样从设备都接到集线器这里，再由集线器和主控设备接起来。无端增加一个集线器，何必呢。

所以综合来说，还是建议使用菊花链接法。最多也就两个线接在一个端子上，也不会拧出一大坨线，稍微打扮一下，接线看起来还是比较美观，而且还专业。

线接好了，我们就可以通信了。

Modbus的RS485通信，还有哪些要注意的么。

要正确使用Modbus 的RS485通信，还是有一些前提条件的。

在RS485总线上，只能有一个主站设备。主站设备没有自己的站号。只有从站设备才有站号的概念。

在RS485总线上，Modbus 的从站设备，设备站号不能冲突，且不能为广播站号0。

在RS485总线上，设备要上电，才能进行工作和通信。

这看起来就是一句废话，但是笔者就是在一些现场中，遇到客户忘了给设备上电，然后一直测试发现通信不上。

其实前提条件也不是很苛刻，不过，可能就会有读者有疑惑的。

我们回到读者提问环节。

1）在RS485总线上，Modbus 的从设备站号有限制呢，一定要按顺序嘛。

Modbus的通信，是由主站发起的通信，要访问的设备，是提前在主站设备设置的。

但是呢，有一些主控设备呢，支持动态站号扫描。

比如主控会在启动的过程中，或者出现中断异常之后，需要进行恢复，就会进行站号扫描。

简单点说，就是从站1号，挨个请求，看哪个设备有回复。如果设备号设置太大，就会增加扫描时间或者通信恢复时间。比如设置站号250。扫描一个设备需要100ms左右，那得需要25秒才能扫描上。

所以，建议在使用中，站号尽量往小了设置，然后再依次增加。

2） 梁老师，你写的文章水货，哦，不是，干货真多，能加你微信么。

这位同学，你的想法很可爱，这个嘛，一切看缘分，机缘巧合的话，总会遇到的。

3）在RS485中，是不是每个设备都要求一样的波特率呢，如果遇到设备的波特率不一致怎么办呢？

这个问题问得好。一般来说，乃至绝大多数而言，都要求RS485总线上的设备，串口参数都要一样的，因为主站设备在通信过程中，一般不会动态修改串口参数。

当然，在一些特定的项目中，主控设备如果知道每个站号的具体串口参数，在轮训访问每个从站设备时，都进行相应的串口参数修改，也是可以的。不过，这样的通用性就大大降低了，只能在一些特定的场合或项目中出现。

4）在RS485通信上，如果每个设备的响应时间不一样，怎么处理呢？

这种情况呢，可以说是非常常见的。虽然在485上面挂的都是Modbus设备，但设备类型不一样，有电表，单片机控制器，PLC，电脑，HMI等。还有每个从设备要采集的点数也不一样，最关键的是，每个设备的响应时间不一致。比如有的设备10ms就能回复，有的设备要1000ms才能回复。

这意味着，主站的请求超时时间需要设置，以总线上最慢的那个设备为参考。包括通信间隔也是的。

比如主站访问1号站的回来报文，2号站都能收的，并且，还有过滤掉。如果主站访问1号太快太频繁，导致2号接收不过来，过滤不及时，等到主站访问2号设备的时候，2号就处理不过来，导致通信异常了。

如果条件允许的话，最好可以分组。比如通信比较快的话，放到一组里，通信比较慢的，放到另一个组。如果主控设备，只能一路485，那就没有办法了。

5）在RS485总线上，需要有两个主控设备要进行数据采集怎么办？能不能在两个主站设备上实现一种算法，可以让两个主站跑Modbus呢。

原则来说，RS485总线上不允许出现两个主站进行数据请求的。常见的解决方案是两个主控设备接到一个Modbus 转换器上，再由这个转换器来完成485总线数据采集。不过，这个就增加了个转换器，而且，如果两个主站访问太快，也会有可能出现响应不及时。

至于说，能不能实现一种算法，可以让两个Modbus主站进行访问。

笔者之前就做过一个算法。也可以称为Modbus多主站吧。

算法的思路呢，就是两个主站有令牌环的概念，一个主站请求三到五次左右，然后把令牌交给另一个主站，另一个主站拿到令牌之后，进行访问。这样两个主站轮训采集，这样同一个时刻，也只有一个主站进行访问。

可惜的是，效果不是很理想，交换令牌环容易丢失，导致两个主站要么有时候不访问，有时候一起访问。

原因有两点吧，一个原因笔者的Modbus 多主站算法还没有细化好。

另一个原因就是对于从设备来说，是不可更改的，主站之间的令牌交换通信，也会被从设备接收，从设备需要过滤多余额外的数据，对有些用单片机来说，这是很容易出错的。

想到达到比较好的效果，还需要主站的通信请求不能太快，通信效率自然也下降了。

所以搞Modbus 多主站算法，还是不太可行的，比较难做到通用性，只能在一些特定的项目里使用，所以自然也就不会传开了，也就没有所谓的Modbus多主站了。

在485上面，能实现多主站通信的，目前比较好的，也就BACnet MSTP协议了。