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淺談RS485總線

RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發器,即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。同時RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性,長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。在要求通信距離為幾十米到上千米時,廣泛采用RS485串行總線標準。RS485總線連接圖RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合,抗共模干擾能力增強,即抗噪聲干擾性好。加上總線收發器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復。RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps

RS-485采用差分信號負邏輯,+2V~+6V表示“0”,-6V~-2V表示“1”。接口信號電平比RS-232-C降低了,就不易損壞接口電路的芯片,且該電與TTL電平兼容,可方便與TTL電路連接。

RS-485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實現點對點的通信方式,現很少采用,現在多采用的是兩線制接線方式,半雙工工作方式,任何時候只能有一點處于發送狀態,因此,發送電路須由使能信號加以控制。

在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式,即一個主機帶多個從機。理論上,通信速率在100Kpbs及以下時,RS485的最長傳輸距離可達1200米,但在實際應用中傳輸的距離也因芯片及電纜的傳輸特性而所差異。在傳輸過程中可以采用增加中繼的方法對信號進行放大,最多可以加八個中繼,也就是說理上RS485的最大傳輸距離可以達到9.6公里。如果真需要長距離傳輸,可以采用光纖為傳播介質,收發兩端各加一個光電轉換器,多模光纖的傳輸距離是5~10公里,而采用單模光纖可達50公里的傳播距離。

RS-485總線在使用中需要注意的情況:

(1)485信號線不可以和電源線一同走線。由于強電具有強烈的電磁信號對弱電進行干擾,從而導致485信號不穩定,導致通信不穩定。

(2)485總線必須要接地。在很多技術文檔中,都提到485總線必須要接地,但是沒有詳細的提出如何接地。嚴格的說,RS485總線必須單端可靠接地。單點就是整個485總線上只能是有一個點接地,不能多點接地,因為將其接地是因為要將地線(一般都是屏蔽線作地線)上的電壓保持一致,防止共模干擾,如果多點接地適得其反。可靠接地時整個485線路的地線必須要有良好的接觸,從而保證電壓一致,因為在實際施工中,為了接線方便,將線剪成多段再連接,但是沒有將屏蔽線作良好的連接,從而使得其地線分成了多段,電壓不能保持一致,導致共模干擾。

(3)一般終端匹配采用終端電阻方法,RS-485應在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻,終端電阻在RS-485網絡中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的電阻,因為大多數雙絞線電纜特性阻抗大約在100~120Ω。這種匹配方法簡單有效,但有一個缺點,匹配電阻要消耗較大功率,對于功耗限制比較嚴格的系統不太適合。傳輸距離小于300米的可不加終端電阻,單層屏蔽的電纜屏蔽層應一端接地;雙層絕緣隔離型的電纜其屏蔽層其外層應單端接地,內層屏蔽則應單端接地。采用阻抗匹配,低衰減的RS485專用通道有利于通信。

終端電阻的使用

(4)采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節點串接起來,從總線到每個節點的引出線長度應盡量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。

(5)RS485布線借助RS485集線器RS485中繼器可以任意布置成星型和樹型。RS485布線規范是必須要手牽手的布線,一旦沒有借助集線器和中繼器直接布設成星型連接和樹形連接,很容易造成信號反射導致總線不穩定。很多施工方在RS485布線過程中,使用了星型接線和樹形接線,有的時候整個系統非常穩定,但是有的時候則總是出現問題,又很難查找原因,一般都是由于不規范布線所引起的。

(6)RS485信號線可以使用屏蔽線作為布線,也可以使用非屏蔽線作為布線。由于RS485信號是利用差模傳輸的,即由RS485+與RS485-的電壓差來作為信號傳輸。如果外部有一個干擾源對其進行干擾,使用雙絞線進行RS485信號傳輸的時候,由于其雙絞,干擾對于RS485+,RS485-的干擾效果都是一樣的,那電壓差依然是不變的,對于RS485信號的干擾縮到了最小。同樣的道理,如果有屏蔽線起到屏蔽作用的話,外部干擾源對于其的干擾影響也可以盡可能的縮小。在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線,RS485只能構成主從式結構系統,通信方式也只能以主站輪詢的方式進行,系統的實時性、可靠性較差。

關鍵詞: RS485總線多站能

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