關于西門子200的MODBUS的通訊距離

   MODBUS通訊以其*的經濟性廣泛應用于各種自動化通訊場合，常應用于儀表、變頻器以及PLC之間通訊較為常見。在錯綜復雜的應用場合，通訊距離問題是比較突出的問題，本人以一點膚淺的電子基礎知識來聊聊這個通訊距離問題。

通訊長度數據中查閱到，西門子200 PLC在MODBUS通訊中zui遠通訊距離為50米（參見200系統手冊P221頁）。西門子200 PLC集成的基于RS485通訊口，采用正、負兩根雙絞屏蔽電纜作為通訊傳輸的媒介，其通訊電平要求，高電平為+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據的傳輸構成數據判斷錯誤的。

下面以1平方的銅雙絞屏蔽電纜計算每米的內阻：

常用銅材料電阻率（20℃）時0.0172μΩ·m

電阻率計算公式：

ρ= R * S / L

其中：

ρ：電阻率Ω·m

R：電阻Ω  1000000μΩ= 1Ω

S：導線截面MM2

L：導線長度 M

根據上述公式可以得到1平方銅線，長度50米雙絞線（100米）時的電阻值：

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

這個是50米雙絞線1平方雙絞屏蔽電纜的內阻1.72Ω，通訊距離每增加1米，則內阻增加0.0344Ω。

影響通訊距離的2個因素是：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，有隔離時通訊距離可到1000米。

頻率越高，通訊信號電流呈集膚效應越明顯，相當于回路的內阻越大，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，電路結構為差分輸入，其中，信號電路供電端口電源為5V。那么，如果有PLC發送信號給從站，3#端口相對應于8#端口的信號電平zui高為5V（上述推斷還不考慮端口間的接觸電阻）。

信號放大器zui大工作電流：

   5V / 10Ω = 0.5A

以zui小電平工作允許的內阻計算干線電阻：

   5-2（V）/0.5 A = 6Ω

由干線允許的zui大電阻計算干線極限總長度：

   6Ω/0.0172 ≈ 348.8 M

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

  上述計算僅僅是一個相對理論化的一個數據，在實際應用中，由于考慮到實際施工過程中所使用的導線材質、截面的差異；連接過程端子間的接觸電阻等影響因數，實際給出的通訊距離50米是確保通訊質量為前提，是比較穩妥又折中的一個數據值。而給出的帶隔離器時通訊距離為1000米的原因，是因為隔離器帶有信號放大、接續作用，不在此討論范疇。

西門子V901FL6094-1AC61-0LG1

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