RS485 與 Modbus、BACnet協議的區別

現在很多人都混淆通訊接口和通訊協議的概念，很多人認為RS485就是通訊協議，這是一種誤解；RS485只不過是一個標準的通訊接口，而通訊協議是在不同設備間互相交換數據的數據格式、數據結構的定義和表述。

一、RS485通訊接口

RS485是一種通訊接口標準，不是一種協議，RS485接口標準可以承載多種協議，比如：Modbus RTU、BACnet
MS/TP、CAN總線等。

RS485由RS232和RS422發展而來，彌補了抗干擾能力差、通信距離短、速率低的缺點，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接在同一條主線上，同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍。

RS485可以采用二線和四線兩種方式，四線制只能點對點通訊，所以很少用；二線制可以實現真正的多點雙向通信。其主要特點如下：

1、采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力強，即抗噪聲干擾性好，因而通信距離遠，最大傳輸距離大約為1200m（備注：傳輸距離與速度成反比，傳輸越快，距離越近）

2、通訊速率快、最高可到10M b/s

3、總線站點多，最多可以帶255個站點

二、Modbus 協議

Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。

Modbus協議是主從結構的協議，就是一條總線只能有一臺主機，其余全部是從機。通訊機制為輪詢機制，只有主機問到該從機，從機才可以和主機通訊。這就構成了從機多了通訊速度明顯變慢，如果總線上有一臺主機有問題，可能致使總線通訊停頓或停止。

1、Modbus具有以下幾個特點:

1）標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。

2）Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485、RJ45等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

3）Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發簡單。

2、Modbus 寄存器種類說明

1） 線圈狀態：輸出端口，可設定端口的輸出狀態，也可以讀取該位的輸出狀態；

2）離散輸入狀態：輸入端口，通過外部設定改變輸入狀態，可讀但不可寫；

3）保持寄存器：控制器運行時被設定的某些參數，可讀可寫；

4）輸入寄存器：控制器運行時從外部設備獲得的某些參數，可讀不可寫。

3、Modbus 功能碼描述

功能碼可以分為位操作和字節操作，位操作的最小單位是Bit，字節操作的最小單位為2個字節(Byte)。Modbus有20幾種功能碼，用來讀寫和操作設備和寄存器。

（1）位操作指令：讀線圈狀態01H、讀離散輸入狀態02H、寫單個線圈05H、寫多個線圈0FH。

（2）字節操作指令：讀保存寄存器03H、讀輸入寄存器04H、寫單個保存寄存器06H、寫多個保存寄存器10H。

三、BACnet協議

BACnet協議由美國暖通、空調和制冷工程師協會(ASHRAE ) 組織的 標準項目委員會135P (Stand Project Committee即SPC 135P)歷經八年半時間開發的。BACnet協議是針對采暖、通風、空調、制冷控制設備所設計的，同時也為其他樓宇控制系統（例如照明、安保、消防等系統）的集成提供一個基本原則。

BACnet協議是多主、令牌結構的協議，總線上的所有控制器只要得到令牌可以作為主機，所有是點對點通訊的協議。BACnet遵循統一的標準協議，任何使用標準BACnet協議的產品，原則上是可以兼容、通用的。

1、BACnet具有以下幾個特點:

1）標準、開放，用戶可以免費、放心地使用BACnet協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。目前，支持BACnet協議的廠家超過幾千家，支持BACnet協議的產品超過幾萬種。

2）BACnet可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485、RJ45等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

3）BACnet的幀格式復雜；用戶使用不容易，廠商開發比較難。

2、BACnet 對象、服務和功能組

在BACnet中，把對象的方法稱為服務，對象及其屬性提供了對一個樓宇自控設備“網絡可見信息”的抽象描述，而服務提供了如何訪問和操作這些信息的命令和方法。BACnet設備通過在網絡中傳遞服務請求和服務應答報文實現服務。BACnet定義了35種服務，并將其劃分為6個類別：
（1）報警與事件服務（Alarm and Event Services）包含8種服務處理環境狀態的變化，提供了BACnet設備預設的請求值改變通告、請求報警或事件狀態摘要、發送報警或事件通知、收到報警通知確認等方法；
（2）文件訪問服務（File Access Services）包含2種服務，提供讀寫文件的方法，包括上／下載控制程序和數據庫的能力；
（3）對象訪問服務（Object Access Services）包含9種服務，提供了讀、修改和寫屬性值以及增刪對象的方法；
（4）遠程設備管理服務（Remote Device Management Services）包含11種服務，提供對BACnet設備進行維護和故障檢測的工具、方法；
（5）虛擬終端服務（Virtual Terminal Services）包含3種服務，提供了一種面向字符的數據雙向交換機制，使其他具有專有特性的樓宇自控設備成為一個BACnet虛擬終端并使BACnet網絡能對其進行重構；
（6）網絡安全服務（Network Security Services）包含2種服務，提供對等實體驗證、數據源驗證、操作者驗證和數據加密等功能。

BACnet功能組規定了實現特定控制功能所需的對象和服務的組合。BACnet已定義了13個功能組，包括時鐘功能組、事件響應功能組、文件功能組、虛擬終端功能組、設備通信功能組等。

3、BACnet設備級別和設備等級說明

在實際的樓宇自動化系統中，沒有必要也不可能所有的設備都支持、包含上述所有的對象和服務。因此，BACnet定義了6個一致性類別（設備級別）。一致性類別的分級編號為1~6，最低級別是類別1。每個類別都規定了設備要實現的最小服務子集，且包含低級別的所有服務。

為了幫助用戶和工程人員確定不同BACnet設備之間的互操作性，需要廠商為每個設備提供標準格式文件以標識設備中己實現的BACnet標準的內容，即文件需包括設備符合BACnet等級的說明。這個文件就是PICS（Proto Implementation Conformance Statement），它包括：
（1）標識廠商和描述設備的基本信息；
（2）設備符合BACnet的級別；
（3）設備所支持的功能組；
（4）設備所支持的基于標準或專有的服務，設備啟動或響應服務請求的能力；
（5）設備所支持的基于標準或專有的對象類型及其屬性描述；
（6）設備支持的數據鏈路技術；
（7）設備支持的分段請求和響應。