前言

MODBUS通訊以其優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化通訊場(chǎng)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(chǎng)合，通訊距離問(wèn)題是比較突出的問(wèn)題，先來(lái)聊聊這個(gè)通訊距離問(wèn)題。

大家都可以從官方的通訊長(zhǎng)度數(shù)據(jù)中查閱到，西門子200 PLC在MODBUS通訊中最遠(yuǎn)通訊距離為50米（參見200系統(tǒng)手冊(cè)P221頁(yè)）。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螅唠娖綖?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(huì)對(duì)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(zhǎng)度 M

根據(jù)上述公式可以得到1平方銅線，長(zhǎng)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(duì)頻率越高通訊距離就越短，沒(méi)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(hào)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(hào)端口3#、8#看，信號(hào)的輸入、輸出為無(wú)隔離電路，通過(guò)10Ω電阻器及輸入電平整型、信號(hào)過(guò)載保護(hù)電路組成，輸入、輸出到信號(hào)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(hào)電路供電端口電源為5V。那么，如果有PLC發(fā)送信號(hào)給從站，3#端口相對(duì)應(yīng)于8#端口的信號(hào)電平最高為5V（上述推斷還不考慮端口間的接觸電阻）。

信號(hào)放大器最大工作電流：

5V / 10Ω = 0.5A

以最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

由干線允許的最大電阻計(jì)算干線極限總長(zhǎng)度：

6Ω/0.0172 ≈ 348.8 M

通訊干線的實(shí)際允許最大長(zhǎng)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(duì)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(guò)程中所使用的導(dǎo)線材質(zhì)、截面的差異；連接過(guò)程端子間的接觸電阻等影響因數(shù)，官方實(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。而官方給出的帶隔離器時(shí)通訊距離為1000米的原因，是因?yàn)楦綦x器帶有信號(hào)放大、接續(xù)作用，不在此討論范疇。