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關(guān)于西門子200的MODBUS的通訊距離

   MODBUS通訊以其*的經(jīng)濟(jì)性廣泛應(yīng)用于各種自動化通訊場合，常應(yīng)用于儀表,、變頻器以及PLC之間通訊較為常見,。在錯(cuò)綜復(fù)雜的應(yīng)用場合，通訊距離問題是比較突出的問題,，本人以一點(diǎn)膚淺的電子基礎(chǔ)知識來聊聊這個(gè)通訊距離問題,。

   大家都可以從的通訊長度數(shù)據(jù)中查閱到，西門子200 PLC在MODBUS通訊中遠(yuǎn)通訊距離為50米（參見200系統(tǒng)手冊P221頁）,。西門子200 PLC集成的基于RS485通訊口,，采用正,、負(fù)兩根雙絞屏蔽電纜作為通訊傳輸?shù)拿浇椋渫ㄓ嶋娖揭?，高電平?2 ~ +6V,，低電平為-2 ~ -6V之間。那么,，這樣的電平范圍也可以理解為大約4V左右的電壓降是不會對通訊數(shù)據(jù)的傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)判斷錯(cuò)誤的,。

下面以1平方的銅雙絞屏蔽電纜計(jì)算每米的內(nèi)阻：

常用銅材料電阻率（20℃）時(shí)0.0172μΩ·m

電阻率計(jì)算公式：

ρ= R * S / L

其中：

ρ：電阻率Ω·m

R：電阻Ω  1000000μΩ= 1Ω

S：導(dǎo)線截面MM2

L：導(dǎo)線長度 M

根據(jù)上述公式可以得到1平方銅線，長度50米雙絞線（100米）時(shí)的電阻值：

R =ρ* L / S = 0.0172 * 100 / 1.0  = 1.72 / 1.0  ≈ 1.72 Ω

這個(gè)是50米雙絞線1平方雙絞屏蔽電纜的內(nèi)阻1.72Ω,，通訊距離每增加1米,，則內(nèi)阻增加0.0344Ω。

影響通訊距離的2個(gè)因素是：隔離與頻率,，相對頻率越高通訊距離就越短,，沒有隔離與有隔離的通訊距離是不同的，有隔離時(shí)通訊距離可到1000米,。

頻率越高,，通訊信號電流呈集膚效應(yīng)越明顯，相當(dāng)于回路的內(nèi)阻越大,，通訊距離越短,。西門子200 PLC的通訊電路，圖示：

從電路的信號端口3#,、8#看,，信號的輸入、輸出為無隔離電路,，通過10Ω電阻器及輸入電平整型、信號過載保護(hù)電路組成,，輸入,、輸出到信號放大器SN75176電路的6#、7#管腳,，電路結(jié)構(gòu)為差分輸入,，其中，信號電路供電端口電源為5V,。那么,，如果有PLC發(fā)送信號給從站，3#端口相對應(yīng)于8#端口的信號電平為5V（上述推斷還不考慮端口間的接觸電阻）,。

信號放大器大工作電流：

   5V / 10Ω = 0.5A

以小電平工作允許的內(nèi)阻計(jì)算干線電阻：

   5-2（V）/0.5 A = 6Ω

由干線允許的大電阻計(jì)算干線極限總長度：

   6Ω/0.0172 ≈ 348.8 M

通訊干線的實(shí)際允許大長度348.8/2 ≈ 174.4 M（雙絞通訊線）

  上述計(jì)算僅僅是一個(gè)相對理論化的一個(gè)數(shù)據(jù),，在實(shí)際應(yīng)用中，由于考慮到實(shí)際施工過程中所使用的導(dǎo)線材質(zhì),、截面的差異,；連接過程端子間的接觸電阻等影響因數(shù),，實(shí)際給出的通訊距離50米是確保通訊質(zhì)量為前提，是比較穩(wěn)妥又折中的一個(gè)數(shù)據(jù)值,。而給出的帶隔離器時(shí)通訊距離為1000米的原因,，是因?yàn)楦綦x器帶有信號放大、接續(xù)作用,，不在此討論范疇,。

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