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    智能家居淺述(3)

      本期主要介紹國內樓宇自動化控制和智能家居中使用的幾種主流通信協議。目前有Modbus通信協議、KNX控制協議、BACnet智能建筑通信協議、LonWorks總線協議、CAN總線協議等。下面逐一介紹。

      1.Modbus協議。

      Modbus由Modbus公司(現由施耐德電氣公司收購)于1979年出版,用于使用PLC進行通信。經過幾十年的發展,Modbus已經成為工業領域通信協議的行業標準(FaceBook),并被國內廠商廣泛應用于樓宇控制和智能家居行業。

      Modbus相對于其他通信協議能被很多廠商接受的主要原因如下:1。協議本身是為了推廣而發布的,沒有相關的版權限制;2.它誕生較早,現場總線技術的應用使其設備比傳統電氣設備更易于部署和維護;3.對于R&D廠商來說,R&D成本低,廠商可以根據自己的產品特點修改Modbus寄存器中的數據和字節長度。

      目前MODBUS協議一般包括三種通信方式:ModbusRTU、ModbusASCII和ModbusTCP。前兩個物理接口通常使用RS232和Rs485串行通信接口,但我們經常會誤將RS485協議口頭說出來,通常指的是ModbusRTU或ASCII通信模式,其標志是我們會在物理層接口看到“A,B”接口。TCP通信模式,顧名思義,使用以太網接口進行數據傳輸。

      下面以ModbusRTU為例介紹其一般工作原理。

      我們通常接受在處理相關設備時,相應的制造商會提供協議信息。有各種執行和反饋數據。Modbus的ASCII和RTU協議規定了消息和數據的結構、命令和應答模式,而數據通信采用了Maser/Slave模式(客戶端和服務器,數據處理以主從機的方式進行),從機接收到相應的信息處理后執行相應的動作。RTU和ASCII通常需要檢查數據。除了奇偶校驗之外,在ASCII模式下使用LRC校驗,在RTU模式下使用16位循環冗余校驗,TCP沒有指定。

      比如協議數據中的一條MODBUS-RTU消息:0103000100175404。讓我們詳細分析一下該消息數據的每個字符代表什么:

      01表示從機的地址碼,每個從機分別對應一個地址碼。類似于身份證,總線上的每一個設備都分別對應著它,這樣它就可以相應地處理主機的數據指令。

      03表示設備的功能代碼,每個功能代碼的具體功能通常對應Modbus中的每種數據類型。Modbus協議最初用于解決PLC的通信協議問題,主要用于數字信號和模擬信號的輸入輸出,其數據類型大致可以分為離散輸入(DiscreteInput,R),線圈(r/w),輸入電阻(R)和保持電阻(R/W)。那么例如03(讀取功能)功能碼就是對應的HR保持寄存器。

      0001指寄存器中的數據地址位(高位和低位)。

      0017表示傳輸的數據內容、要執行的具體動作或反饋狀態。

      5404是Modbus中的16位CRC校驗。目前可以使用相關的檢查工具對整個報文進行檢查,其功能是檢查傳輸的數據是否正確。

      在上述簡要介紹之后,該數據消息的含義是指示寄存器的地址0001中的數據0017保持在讀取從地址01的狀態。0017是廠商自己定義的產品數據內容,03的讀取狀態也是廠商定義的。

      Mobus協議由于R&D成本低,不受相應專利權的限制,被國內大量R&D通信設備廠商使用。當然,凡事都有利弊。那么在智能家居行業,它的缺點是:

      1.數據通信采用Maser/Slave模式,主機需要處理各種輸入輸出設備的執行動作和狀態反饋,對主機的操作處理能力提出了很高的要求。從機執行需要主機做出指令要求和及時的狀態反饋。因此,當出線布局不合理,主機設備出現問題時,就會出現數據包丟失甚至設備失控的情況。

      2.由于Modbus數據內容定義的自主性,廠商根據自己的產品特點指定自己的協議內容。雖然Modbus是標準的通信協議,但在實際的項目應用中,項目方和用戶需要花費相當多的時間為主機做繁瑣的對接工作,收發各種產品數據,主機還需要為系統中不同品牌的產品添加相應的物理串口,增加了成本和系統的不穩定性。換句話說,在不必要的情況下,很少有工程師和用戶每次都會不厭其煩地對接項目中使用的不同產品,他們會優先考慮自己品牌的產品,這大大折扣了基于Modbus協議的智能家居系統的兼容性。

      綜上所述,由于智能家居產品不同于其他家裝電器產品,它需要具備一定技術能力的人來進行安裝、調試和維護。而Modbus協議的智能家居產品,基本上只有廠商及其經銷商的人員熟悉自己的產品特性。因此,作為消費者,在選擇使用這種協議的智能家居產品時,首先要考慮品牌是否可靠,品牌制造商在市場上是否具有競爭力。目前國內智能家居行業廠商眾多,競爭激烈。作為從業者,我建議消費者在面對新的智能家居品牌,尤其是公交車產品時,要在合理的預算內謹慎選擇。

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