485通讯协议标准
编号: 密级:内部 页数: 基于RS485接口的DGL通信协议(修改) 编写: 校对: 审核: 批准: 北京华美特科贸有限公司 二OO二年十二月六日 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:0 x80〜OxFD,艮“MSB=1; 命令和数据的数值范围均应控制在0~0 x7F之间。艮“MSB=0,以区别地址和其它数据。 液位计的编码地址为:0 x82~0 x9Fo其初始地址(出厂默认值)为:0 x81。 罐旁表的编织地址为:0 xA2~0 xBFo其初始地址(出厂默认值)为:OxAl。 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:0 x01~0 x2F,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,数据的最大字节数为16个。也就是说,整个数据包最长为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=0 x80。这是因为,只有“地址”的MSB=1,所以异或结果的MSB也必 然等于lo 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,延退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。 主机软件的主要工作是通过RS485总线和各个液位计进行DGL格式的数据包通信。因此,通 信时序安排的好坏显得很重要。在本协议中,主机只能有1个,并完全控制总线,任何从机在没有 主机请求时,必需保持接收状态。在设计从机电路时,应保证从机在上电时不能出现对总线的占用 (发送状态),哪怕是很短的时间。以免增加系统功耗,影响其“本质安全”性能。 虽然主机控制着总线,但在总线空闲状态,主机也应处于接收状态。只有在向指定的从机发送 请求数据包时,才进入发送状态。主机的发送接收状态切换由其串口的DTR信号控制,可称为 MDTRo同样,从机也有一个控制信号,称为SDTR。当主机DTR无效(转换成TTL电平,MDTR 为高电平)时,端口处于发送状态。当DTR有效(MDTR为低电平)时,端口处于接收状态。据此, 可绘制出数据包传输的时序图如下: MDTR ■ :请求数据包 SDTR (应答数据包〉 时刻: T1 T2T3 T4 T5 T6T7 T8 在T1时刻,主机将MDTR置为高电平(DTR无效),准备发送数据。T2时刻,主机发送“请 求数据包”。当数据包发送完成(T3时刻)后,随即要将MDTR变为低电平(T4时刻),释放总线,等 待接收“应答数据包”。 在相应从机(液位计)接收到正确的“请求数据包”后,就开始准备“应答数据包”。经延时, 在T5时刻,从机将SDTR置为高电平,控制总线。然后,在T6时刻发送数据包。发送完成(T7 时刻)后,随即将SDTR置为低电平,释放总线。这样一次数据包通信就完成了。 对以上各时刻的时序要求可以描述为:T2-Tl=1.9~3.5ms, T3-T2=10~60ms, T4-T3=l~3.5ms, T5-T3=8~18ms, T6-T5=1.9~3.5ms, T7-T6=10~60ms, T8-T7=l~3.5ms。一次通信的最长时间将控制在 160ms以内。两次数据包通信的间隔应N20ms。 根据以上描述和规定,我们就可以精确地进行主机和从机的通信控制。并根据可能出现的各种 通信错误和故障,进行冗错设计。 4. 命令定义 应答数据:3byte 字符串“DGL” 44,47,4C 命令0 x02地址更改 请求数据:Ibyte NewAdr-0 x80 应答数据:Ibyte NewAdr-0 x80 注:应答数据中仍保留为原来地址不变 命令0 x03, 0 x4 保留 命令0 x05读厂家名 请求数据:Obyte 应答数据:lObyte 字符串“ALMRTLtd.” 命令0 x06读产品类型 请求数据:Obyte 无 应答数据:8byte DT0-7 浮子数温度测点外管类型测杆材料安装形式防爆类型X X 命令0 x07读产品杆长 请求数据:Obyte 无 应答数据:2byte DTO, DT1 基数:2nini,