通讯协议详解(rs485通讯协议详解)

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet国际互联网络的基础。 TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络，正因为INTERNET的广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的标准。之所以说TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。以下我们对协议族中一些常用协议英文名：TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议IP(Internet Protocol)网际协议UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议SNMP(Simple Network manage Protocol)简单网络管理协议FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。其中：网络接口层这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。网络层 负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面:一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。传输层提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。应用层向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。现在我们来看一看，相对于OSI七层协议参考模型，TCP/IP协议是如何实现网络模型的。OSI中的层功能 TCP/IP协议族应用层 文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet表示层数据格式化，代码转换，数据加密 没有协议会话层解除或建立与别的接点的联系 没有协议传输层提供端对端的接口 TCP，UDP网络层为数据包选择路由IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据ISO2110，IEEE802。IEEE802.2数据链路层包括了硬件接口和协议ARP，RARP，这两个协议主要是用来建立送到物理层上的信息和接收从物理层上传来的信息；网络层中的协议主要有IP，ICMP，IGMP等，由于它包含了IP协议模块，所以它是所有基于TCP/IP协议网络的核心。在网络层中，IP模块完成大部分功能。ICMP和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务，如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控制电文等。网络层掌管着网络中主机间的信息传输。传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制着主机之间的数据传递，传输层控制着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方式：TCP是一个基于连接的协议（还记得我们在网络基础中讲到的关于面向连接的服务和面向无连接服务的概念吗？忘了的话，去看看）；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。应用层位于协议栈的顶端，它的主�挝窬褪怯τ昧恕I厦娴男�榈比灰彩俏�苏庑┯τ枚�杓频模�咛逅道匆恍┏S玫男�楣δ苋缦拢?br />Telnet：提供远程登录（终端仿真）服务，好像比较古老的BBS就是用的这个登陆。FTP ：提供应用级的文件传输服务，说的简单明了点就是远程文件访问等等服务；SMTP：不用说拉，天天用到的电子邮件协议。TFTP：提供小而简单的文件传输服务，实际上从某个角度上来说是对FTP的一种替换（在文件特别小并且仅有传输需求的时候）。SNTP：简单网络管理协议。看名字就不用说什么含义了吧。DNS：域名解析服务，也就是如何将域名映射城IP地址的协议。HTTP：不知道各位对这个协议熟不熟悉啊？这是超文本传输协议，你之所以现在能看到网上的图片，动画，音频，等等，都是仰仗这个协议在起作用啊！什么是TCP/IP协议，划为几层，各有什么功能？TCP/IP协议族包含了很多功能各异的子协议。为此我们也利用上文所述的分层的方式来剖析它的结构。TCP/IP层次模型共分为四层：应用层、传输层、网络层、数据链路层。TCP/IP网络协议TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网间网协议)是目前世界上应用最为广泛的协议，它的流行与Internet的迅猛发展密切相关—TCP/IP最初是为互联网的原型ARPANET所设计的，目的是提供一整套方便实用、能应用于多种网络上的协议，事实证明TCP/IP做到了这一点，它使网络互联变得容易起来，并且使越来越多的网络加入其中，成为Internet的事实标准。* 应用层—应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。ICP/IP协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用，许多大家所熟悉的基于Internet的应用的实现就离不开这些协议。如我们进行万维网（WWW）访问用到了HTTP协议、文件传输用FTP协议、电子邮件发送用SMTP、域名的解析用DNS协议、 远程登录用Telnet协议等等，都是属于TCP/IP应用层的；就用户而言，看到的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界面，而实际后台运行的便是上述协议。* 传输层—这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信，TCP/IP协议族在这一层的协议有TCP和UDP。* 网络层—是TCP/IP协议族中非常关键的一层，主要定义了IP地址格式，从而能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输，IP协议就是一个网络层协议。* 网络接口层—这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据包并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。1．TCP/UDP协议TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（通用文件传输协议）等。IP协议的定义、IP地址的分类及特点什么是IP协议，IP地址如何表示，分为几类，各有什么特点？为了便于寻址和层次化地构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应用中只用到A、B、C三类。IP协议(Internet Protocol)又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议，它与TCP协议（传输控制协议）一起构成了TCP/IP协议族的核心。它提供网间连接的完善功能， 包括IP数据报规定互连网络范围内的IP地址格式。Internet 上，为了实现连接到互联网上的结点之间的通信，必须为每个结点（入网的计算机）分配一个地址，并且应当保证这个地址是全网唯一的，这便是IP地址。目前的IP地址（IPv4：IP第4版本）由32个二进制位表示，每8位二进制数为一个整数，中间由小数点间隔，如159.226.41.98，整个IP地址空间有4组8位二进制数，由表示主机所在的网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如同士兵在该部队的编号）共同组成。为了便于寻址和层次化的构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应用中只用到A、B、C三类。* A类地址：A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示，网络中的主机标识占3组8位二进制数，A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为"0"。不难算出，A类地址允许有126个网段，每个网络大约允许有1670万台主机，通常分配给拥有大量主机的网络（如主干网）。* B类地址：B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示，网络中的主机标识占两组8位二进制数，B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为"10"。B类地址允许有16384个网段，每个网络允许有65533台主机，适用于结点比较多的网络（如区域网）。* C类地址：C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示，网络中主机标识占1组8位二进制数，C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为"110"。具有C类地址的网络允许有254台主机，适用于结点比较少的网络（如校园网）。为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址，十进制数之间采用句点"."予以分隔。这种IP地址的表示方法也被称为点分十进制法。如以这种方式表示，A类网络的IP地址范围为1.0.0.1－127.255.255.254；B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1－191.255.255.254；C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1－223.255.255.254。由于网络地址紧张、主机地址相对过剩，采取子网掩码的方式来指定网段号。 TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是TCP/IP的重要特点。正因为如此 ，它能广泛地支持由低两层协议构成的物理网络结构。目前已使用TCP/IP连接成洲际网、全国网与跨地区网

modbus tru是与modbus ASCII相比较来说的，前者是通过二进制数码进行传送，后者是通过ASCII字符方式传送，除此之外没有区别。MODBUS指令和数据既可以通过串口实现通讯，也可以通过以太网实现通讯，通讯方式不同，数据格式完全相同，MODBUS TCP就是在以太网上进行MODBUS通讯，同样也可以采用RTU和ASCII两种方式。

S7-200 PLC之PPI协议 通过硬件和软件侦听的方法，分析PLC内部固有的PPI通讯协议，然后上位机采用VB编程，遵循PPI通讯协议，读写PLC数据，实现人机操作任务。这种通讯方法，与一般的自由通讯协议相比，省略了PLC的通讯程序编写，只需编写上位机的通讯程序资源S7-226的编程口物理层为RS-485结构，SIEMENS提供MicroWin软件，采用的是PPI(Point toPoint)协议，可以用来传输、调试PLC程序。在现场应用中，当需要PLC与上位机通讯时，较多的使用自定义协议与上位机通讯。在这种通讯方式中，需要编程者首先定义自己的自由通讯格式，在PLC中编写代码，利用中断方式控制通讯端口的数据收发。采用这种方式，PLC编程调试较为烦琐，占用PLC的软件中断和代码资源，而且当PLC的通讯口定义为自由通讯口时，PLC的编程软件无法对PLC进行监控，给PLC程序调试带来不便。SIEMENSS7-200PLC的编程通讯接口，内部固化的通讯协议为PPI协议，如果上位机遵循PPI协议来读写PLC，就可以省略编写PLC的通讯代码。如何获得PPI协议？可以在PLC的编程软件读写PLC数据时，利用第三个串口侦听PLC的通讯数据，或者利用软件方法，截取已经打开且正在通讯的端口的数据，然后归纳总结，解析出PPI协议的数据读写报文。这样，上位机遵循PPI协议，就可以便利的读写PLC内部的数据，实现上位机的人机操作功能。软件设计系统中测控任务由SIEMENSS7-226PLC完成，PLC采用循环扫描方式工作，当定时时间到时，执行数据采集或PID控制任务，完成现场的信号控制。计算机的监控软件采用VB编制，利用MSComm控件完成串口数据通讯，通讯遵循的协议为PPI协议。PPI协议西门子的PPI（PointtoPoint）通讯协议采用主从式的通讯方式，一次读写操作的步骤包括：首先上位机发出读写命令，PLC作出接收正确的响应，上位机接到此响应则发出确认申请命令，PLC则完成正确的读写响应，回应给上位机数据。这样收发两次数据，完成一次数据的读写[5]。其通讯数据报文格式大致有以下几类：1、读写申请的数据格式如下：SDLE LER SD DA SA FC DASP SSAP DU FCS EDSD:(StartDelimiter)开始定界符(68H)LE:（Length）报文数据长度LER:（Repeated Length）重复数据长度SD:(Start Delimiter)开始定界符(68H)SA:（SourceAddress）源地址，指该地址的指针，为地址值乘以8DA:（DestinationAddress）目标地址，指该地址的指针，为地址值乘以8FC:（Function Code）功能码DSAP:（DestinationService Access Point）目的服务存取点SSAP:（Source Service AccessPoint）源服务存取点DU:（Data Unit）数据单元FCS:（Frame Check Sequence）校验码ED:（EndDelimiter）结束分界符（16H）报文数据长度和重复数据长度为自DA至DU的数据长度，校验码为DA至DU数据的和校验，只取其中的末字节值。在读写PLC的变量数据中，读数据的功能码为6CH，写数据的功能码为 7CH。2、PLC接收到读写命令，校验后正确，返回的数据格式为E5H3、确认读写命令的数据格式为：SD SA DA FC FCS ED其中SD为起始符，为10HSA为数据源地址DA为目的地址FC为功能码，取5CHFCS为SA+DA+FC的和的末字节ED为结束符，取16HPPI协议的软件编制在采用上位机与PLC通讯时，上位机采用VB编程，计算机采用PPI电缆或普通的485串口卡与PLC的编程口连接，通讯系统采用主从结构，上位机遵循PPI协议格式，发出读写申请，PLC返回相应的数据。程序实现如下：1、串口初始化程序：MSComm1.CommPort = 1MSComm1.Settings = "9600,e,8,1"MSComm1.InputLen = 0MSComm1.RThreshold = 1MSComm1.InputMode =comInputModeBinaryPPI协议定义串口为以二进制形式收发数据，这样报文的通讯效率比ASCII码高。2、串口读取数据程序，以读取VB100数据单元为例：DimStr_Read(0 To 32) ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。Str_ Read (32) = &H16‘相应的数组元素赋值，按照以下格式：Str_ Read (29) = (100*8) 256‘地址为指针值，先取高位地址指针Str_Read (30) = (100*8) Mod 256 ‘取低位地址指针Str_ Read (24) = 1‘读取的数据长度（Byte的个数）For I=4 to 30Temp_FCS = Temp_FCS +Str_Read(i)Next IStr_Read(31)= Temp_FCS Mod 256‘计算FCS校验码，其它数组元素赋值省略。68 1B 1B 68 2 0 6C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 0 4 1 12 A 10 2 01 0 1 84 0 3 20 8B 16PLC返回数据 E5 后，确认读取命令，发送以下数据：10 2 0 5C 5E16然后上位机VB程序接受到以下数据：68 16 16 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 5 0 0 4 1 FF 4 08 22 7816首先识别目标地址和源地址，确认是这次申请的返回数据，然后经过校验检查，正确后解析出第26号数据（&H22）即为VB100字节的数据。3、串口写入数据程序，以写VB100数据单元为例：DimStr_Write(0 To 37) ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。Str_Write (37) = &H16‘相应的数组元素赋值，按照以下格式Str_Write (35) = &H10‘要写入的数据值68 20 20 68 2 0 7C32 1 0 0 0 0 0 E 0 5 5 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 0 4 0 8 C B9 16PLC返回数据E5 后，确认写入命令，发送以下数据：10 2 0 5C 5E 16然后上位机VB程序接受到以下数据：68 12 12 68 0 2 832 3 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 5 1 FF 4716这是PLC正确接收并写入信息的返回数据。4、串口接收程序：在数据接收程序中，利用VB中MSComm控件，一次接收缓冲区中的全部数据，存放到数组形式的暂存单元中，然后分析每个元素的值，得到读写的数据。DimRCV_Array() As ByteDim Dis_Array As StringDim RCV_Len AsLongRCV_Array = MSComm1.Input ‘取出串口接收缓冲器的数据。RCV_Len =UBound(RCV_Array)ReDim Temp(0 To UBound(RCV_Array))For i = 0 ToRCV_LenDis_Array = Dis_Array & Hex(RCV_Array (i)) & " "NextiText1.Text = Dis_Array‘接收到的数据送显示。在程序的读写过程中，一次最大可以读写222个字节，目前给出的数据读写为整数格式。数据类型 Str_Read（27）S 04HSM 05HI 81HQ 82HM 83HV 84H以上程序，是以读写PLC的V变量区为例，利用PPI协议还可以读写S7-200PLC中的各种类型数据，包括I、Q、SM、M、V、T、C、S等数据类型，能够直接读出以上变量中的位、字节、字、双字等，其中读位变量时，是读取该位所在的字节值，然后上位机自动识别出该位的值。按照读写的数据类型，其中Str_Read（27）的值各不同： 在控制系统中，PLC与上位计算机的通讯，采用了PPI通讯协议，上位机每0.5秒循环读写一次PLC。PLC编程时，将要读取的检测值、输出值等数据，存放在PLC的一个连续的变量区中，当上位机读取PLC的数据时，就可以一次读出这组连续的数据，减少数据的分次频繁读取。当修改设定值等数据时，进行写数据的通讯操作。
西门子S7-200 PLC之间或者PLC与PC之间通信有很多种方式:自由口，PPI方式，MPI方式，Profibus方式。使用自由口方式进行编程时，在上位机和PLC中都要编写数据通信程序。使用PPI协议进行通信时，PLC可以不用编程，而且可读写所有数据区，快捷方便。但是西门子公司没有公布PPI协议的格式。用户如果想使用PPI协议监控，必须购买其监控产品或第三方厂家的组态软件。这样给用户自主开发带来一定困难，特别是自行开发的现场设备就不能通过PPI协议接入PLC。其它通讯方式编程也存在编程复杂，需要购买软件和授权等局限性(1)。通过数据监视、分析的方法，我们找出了PPI协议的关键报文格式，可用于上位机、现场设备与S7-200 CPU之间通讯。PC与PLC采用主从方式通讯，PC按如下的格式发读写指令，PLC作出接收正确的响应（返回应答数据E5H或F9H见下文分析），上位机接到此响应则发出确认命令（10 02 5C 5E 16），PLC再返回给上位机相应数据。 http://wenku.baidu.com/view/d16598c6bb4cf7ec4afed05d.html

概括的说TCP/IP协议是（传输控制协议/网间协议）TCP/IP 协议集确立了 Internet 的技术基础。全称Transmission Control Protocol/Internet Protocol。中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。 诊断TCP IP协议网络故障时可能会使人灰心丧气,不过也充满了乐趣｡传统的TCP IP协议网络故障我们已经大致了解，但其另一种方法结构化的方法很多人都不太清楚。下面，我们就来看看其故障诊断的方法。 通常，TCP IP协议网络故障的结构化诊断的方法由三个关键部分组成: 一、诊断故障措施 （1）验证有关客户端和服务器端的路由选择的连通性 要使用ping,pathping,tracert,或其它类似的工具,便于在网络层上验证端到端的TCP IP的连接性;采用数据包嗅探以监视传输层会话;使用nslookup,telnet和其它的工具来诊断包括域名解析问题､身份验证等应用层问题｡ （2）验证有关客户端､服务器和网络架构硬件的物理媒体 检查电缆,确保网络适配器正确安装,并进一步查找､验证可以显示媒体断开状态的网络连接｡ （3）验证有关客户端､服务器､网络架构硬件的TCP IP协议配置 在客户端上这意味着检查IP地址､子网掩码､默认网关､DNS设置等等｡对于网络架构硬件而言,也就是指路由器上的路由表和Internet网关｡ 二、几个方面的因素 标志性信息:客户端机器上的出错消息,登录对话框等等｡ 期间:连续的､间断的,还是偶尔的,何时开始等｡ 出现问题的连接类型:物理层､网络层､传输层还是应用层?身份验证还是访问控制等等｡ 其间的网络:线缆(如果不是无线的话)､集线器､交换机､路由器､防火墙､代理服务器,以及客户端和服务器之间的其它网络架构｡ 范围:一个或多个有关的客户端/服务器端｡ 客户端:即出现问题的客户端 服务器端:客户无法访问的服务器､打印机或其它的网络资源(如互联网)等｡ 环境:可能会影响你的网络的外部情况,如电源的波动､建筑物的维护等等｡ 三、理解和方法 （2）问一些恰当的问题对故障诊断很关键 要学会何时按部就班,何时以跳跃性思维直奔主题是故障诊断艺术的本质所在,这还括充分使用你的左右脑 ,即要有充分的想象和缜密的思维｡ （3）踏踏实实地测试,并隔离问题