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1、RS485簡(jiǎn)介(zz)2009-11-1715:08智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的,現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要,企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量,后來(lái)儀表接口是RS232接口,這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式,但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個(gè)問(wèn)題。RS485接口RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯,+2V~+6V表示“0”,-6V~-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式,現(xiàn)很
2、少采用,現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式,這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式,即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下,連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。而忽略了信號(hào)地的連接,這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,這有二個(gè)原因:(1)共模干擾問(wèn)題:RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式,并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào),系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發(fā)
3、器共模電壓范圍為-7~+12V,只有滿足上述條件,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口。(2)EMI問(wèn)題:發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路,如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道(信號(hào)地),就會(huì)以輻射的形式返回源端,整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口,有兩種方法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路:(1)通過(guò)RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào),對(duì)于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。(2)通過(guò)PCI多
4、串口卡,可以直接選用輸出信號(hào)為RS485類型的擴(kuò)展卡。RS485電纜在一般場(chǎng)合采用普通的雙絞線就可以,在要求比較高的環(huán)境下可以采用帶屏蔽層的同軸電纜。在使用RS485接口時(shí),對(duì)于特定的傳輸線路,從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢龋@個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所影響。理論上RS485的最長(zhǎng)傳輸距離能達(dá)到1200米,但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x要比1200米短,具體能傳輸多遠(yuǎn)視周?chē)h(huán)境而定。在傳輸過(guò)程中可以采用增加中繼的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大,最多可以加八個(gè)中繼,也就是說(shuō)理論上RS485的最大傳輸距離可以達(dá)到9
5、.6公理。如果真需要長(zhǎng)距離傳輸,可以采用光纖為傳播介質(zhì),收發(fā)兩端各加一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器,多模光纖的傳輸距離是5~10公里,而采用單模光纖可達(dá)50公里的傳播距離。RS485布網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí),應(yīng)注意如下幾點(diǎn):(1)采用一條雙絞線電纜作總線,將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái),從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短,以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確,在短距離、低速率仍可能正常工作,但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提高,其不良影響會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重,主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加,會(huì)
6、造成信號(hào)質(zhì)量下降。(2)應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性:總線的不同區(qū)段采用了不同電纜,或某一段總線上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在一起安裝,再者是過(guò)長(zhǎng)的分支線引出到總線??傊?,應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。在RS485組網(wǎng)過(guò)程中另一個(gè)需要主意的問(wèn)題是終端負(fù)載電阻問(wèn)題,在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上,在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí),只要反射信號(hào)在開(kāi)始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握,美國(guó)MAXIM公司有篇文章
7、提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來(lái)判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配:當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間(上升或下降時(shí)間)超過(guò)電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。一般終端匹配采用終端電阻方法,RS-485應(yīng)在總線電纜的開(kāi)始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻,因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100~120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效,但有一個(gè)缺點(diǎn),匹配電阻要消耗較大功率,對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取
8、值是個(gè)難點(diǎn),需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。還有一種采用二極管的匹