RS-485總線(xiàn)布線(xiàn)規則及方法——(RS485總線(xiàn)系統應用之4)

1.前言

在工業(yè)測控和數據采集系統的數據通信中，需要利用計算機通過(guò)串行接口與測控網(wǎng)中的設備進(jìn)行數據或命令傳輸。截止到目前為止，被廣泛應用的串行通信接口有RS-232、RS-485/422等。

RS-232是最早的串行接口，應用于低波特率的串行通信。RS-232采取的是單端不平衡傳輸方式，其收發(fā)端的數據信號都是相對于地信號的，所以共模抑制能力差。再加上雙絞線(xiàn)分布電容的影響，其最大傳輸距離僅為15米，最高傳輸速率只有20kbit/s(=2560Byte/s)，并且只支持點(diǎn)對點(diǎn)通信。

為克服RS-232串口的通信距離短、波特率低的缺點(diǎn)，后來(lái)推出了RS-485/422接口標準(以下簡(jiǎn)稱(chēng)485總線(xiàn))。由于485總線(xiàn)的先進(jìn)性，很快在工業(yè)測控等領(lǐng)域得到了廣泛地應用。

2. 485總線(xiàn)的特點(diǎn)

485總線(xiàn)采用了平衡發(fā)送和差分接收接口標準。在發(fā)送端將串行口的TTL電平信號轉換成差分信號由A、B兩線(xiàn)輸出，經(jīng)過(guò)雙絞線(xiàn)傳輸到接收端后，再將差分信號還原成TTL電平信號。因此具有極強的抗共模干擾能力，加之總線(xiàn)收發(fā)器靈敏度很高，可以檢測到低至200mV的電壓。故傳輸信號經(jīng)過(guò)千米以上的衰減后都可以完好恢復。在100kbit/s的傳輸速率下，通信距離可以達到1200米左右。如果通信距離較短，其最大傳輸速率可達10Mbit/s。如果需傳輸更長(cháng)的距離，需要增加485中繼器。RS-485采用半雙工工作方式，支持多點(diǎn)數據通信。RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲一般采用終端匹配的總線(xiàn)型結構。即采用一條總線(xiàn)將各個(gè)節點(diǎn)串接起來(lái)，不支持環(huán)形或星型網(wǎng)絡(luò )。如果需要使用星型結構，就必須使用485中繼器或者485集線(xiàn)器。RS-485/422總線(xiàn)一般最大支持32個(gè)節點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達到256個(gè)節點(diǎn)或更多。

3. 485總線(xiàn)布線(xiàn)規則

為了避免數據傳輸錯誤，在485總線(xiàn)的布線(xiàn)設計和施工中，應特別注意以下幾點(diǎn)：

　?、?由于485總線(xiàn)傳送的是一對差分信號，485網(wǎng)絡(luò )上各設備之間的數據傳輸線(xiàn)最好采用外加屏蔽層的雙絞線(xiàn)，屏蔽層應在一個(gè)點(diǎn)可靠接地。

　?、?在工業(yè)現場(chǎng)應用中，如果現場(chǎng)干擾源非常復雜，各節點(diǎn)之間可能存在很高的共模電壓。雖然485接口使用的是差分傳輸方式，具有抗共模干擾能力。但是當共模電壓大于+12V或者小于-9V時(shí)，就超過(guò)了485接收器的極限接收電壓，接收器將無(wú)法工作，甚至可能燒毀芯片和設備。此時(shí)，應在485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中使用485光隔離中繼器，從而消除共模電壓的影響。

　?、?隨著(zhù)傳輸距離的延長(cháng)，485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上會(huì )產(chǎn)生回波反射信號。如果485總線(xiàn)的傳輸距離超過(guò)100米，建議在485網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)始端和結束端并接120Ω電阻。

　?、?一般應采用手牽手的總線(xiàn)拓撲結構。最好不要采用星型拓撲結構。否則會(huì )產(chǎn)生反射信號，影響通信質(zhì)量。要盡量減少節點(diǎn)設備與主干線(xiàn)路之間的距離，如果在實(shí)際應用中必須距離較遠，應使用485中繼器接出一個(gè)485總線(xiàn)的分支。如果實(shí)際應用中一定要使用星型拓撲結構，則必須使用485集線(xiàn)器。

⑤.必須重視485總線(xiàn)的負載能力，影響負載能力的因素有：接在主計算機串口的485轉換器的供電能力，通訊距離，485數據線(xiàn)材的品質(zhì)，波特率等。

無(wú)源型的485轉換器是從計算機的串口竊電，供電力較差，帶負載能力不足。如果485網(wǎng)絡(luò )上的設備比較多，應使用帶電源的485轉換器。選用好的485專(zhuān)用通訊線(xiàn)纜，盡可能使用低的波特率。使用485中繼器或者485集線(xiàn)器，都可以提高485總線(xiàn)的負載能力。

4. 485總線(xiàn)布線(xiàn)方法

在485總線(xiàn)的簡(jiǎn)單應用中，一般采用總線(xiàn)型的拓撲結構布線(xiàn)方式。但是在比較復雜的系統中，總線(xiàn)型拓撲結構的布線(xiàn)施工不但非常繁瑣，而且還浪費了大量的連線(xiàn)。靈活利用485集線(xiàn)器或485中繼器，可以將總線(xiàn)型的拓撲結構連接成星形或樹(shù)型的拓撲結構。大大的方便了前期施工和后期的維修工作。

485總線(xiàn)星形拓撲結構

485總線(xiàn)樹(shù)型拓撲結構

5. 120Ω電阻的連接方法

在485總線(xiàn)的實(shí)際應用中，當傳輸距離超過(guò)一定的長(cháng)度時(shí)，總線(xiàn)的抗干擾能力就會(huì )出現下降，在這種情況下，就要在485總線(xiàn)的首尾兩端接入120歐姆的終端匹配電阻，以保證485總線(xiàn)的穩定性。