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2009-06-02 23:01:18

在数据通信,计算机网络以及分布式工业控制系统当中,经常需要使用串行通信来实现数据交换。目前,有RS-232,RS-485,RS-422几种接口标准用于串行通信。RS-232是最早的串行接口标准,在短距离(<15M),较低波特率串行通信当中得到了广泛应用。其后针对RS-232接口标准的通信距离短,波特率比较低的状况,在RS-232接口标准的基础上又提出了RS-422接口标准,RS-485接口标准来克服这些缺陷。下面详细介绍RS-232,RS-422,RS-485接口标准。

  RS-232串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即单端通讯。其收发端的数据信号都是相对于地信号的。所以其共模抑制能力差,再加上双绞线的分布电容,其传输距离最大约为15M,最高速率为20KBPS,且其只能支持点对点通信。

  针对RS-232串口标准的局限性,人们又提出了RS-422,RS-485接口标准。RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信:发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A,B两路输出,经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。由于传输线通常使用双绞线,又是差分传输,所以又极强的抗共模干扰的能力,总线收发器灵敏度很高,可以检测到低至200mV电压。故传输信号在千米之外都是可以恢复。RS-485/422最大的通信距离约为1219M,最大传输速率为10Mb/S,传输速率与传输距离成反比,在100Kb/S的传输速率下,才可以达到最大的通信距离,如果需传输更长的距离,需要加。RS-485采用半双工工作方式,支持多点数据通信。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来,不支持环形或星型网络。如果需要使用星型结构,就必须使用485中继器或者才可以。RS-485/422总线一般最大支持32个节点,如果使用特制的485芯片,可以达到128个或者256个节点,最大的可以支持到400个节点。

在安全防护,门禁考勤系统,工业自动化系统当中,485总线系统应用非常广泛。在485总线系统当中,由于系统最终的数据大多要最终传输到电脑当中,而电脑一般都是通过RS232串口与485总线系统进行数据交换。所以232转485转换器就成为485总线系统的标准配置。

  232转485转换器从性能上可以分为如下几种:无源型485转换器,有源型485转换器,防雷型485转换器,光隔离型485转换器,防雷光隔离型485转换器。

  无源型485转换器体积最小,采用串口窃电技术供电,所以不需要外部电源供电,由于其体积小,无需电源,所以应用灵活,但是由于其体积小,很多保护电路不能做上去,导致对485设备以及电脑的保护不是很好。由于采用串口窃电技术,电源供给不足,导致负载较小。

  有源型485转换器只是在无源型485转换器上面加上一个外加电源,没有任何保护,该类产品市场基本没有前景,市场上该类产品基本绝迹。

  防雷型485转换器,一般都是带有电源的产品,其中的防雷管等元器件可以防止浪涌,电磁干扰,雷电干扰等外部损坏。保护电脑以及485设备。有无源型的485转换器号称带有防雷功能,由于其体积小,在里面加防雷管等元器件不是很现实,即使有,性能也不是很好。

  光隔离型485转换器,都是使用外接电源的。其中又分为单端隔离及双端隔离,单端光隔离即是,在485信号的通道上使用光电隔离芯片,使得电信号转换为光信号,再将光信号转换为电信号,使得在485信号通道上没有电气接触,从而实现了隔离。而双端隔离是在485信号上实现了光电隔离的基础上,再将485转换器的电源供电,在232端与485端中间使用一个变压器,使得供电也没有电气接触,从而实现了真正意义上的隔离。

  防雷光隔离型485转换器就是在光隔离型485转换器的基础上加上防雷保护功能。深圳市富永通科技有限公司的N-108型号防雷光隔离型485转换器即属于此,提供防雷保护,双端隔离等完全的保护,保护您的电脑及485设备。

  随着485系统的越来越大,485总线外挂的485设备越来越多,从而导致485总线的稳定性越来越差。现在市场上已经有可以负载128,256台甚至400台485设备的转换器,由于485总线使用总线连接形式,形成如果有一个485设备出现问题,就导致整个485总线出现问题的现象。所以从485总线的稳定性来说,当设备达到一定数量的时候,建议使用保证485总线的稳定性。从概率上分析,假设485总线上的485设备的无差错时间为99.9%,当有128个485设备在一个总线上时,其无差错时间就是99.9%的128次方,其无差错时间讯速降为87.98%,而如果使用4口485集线器将128个485设备分割为四个32个485设备的485总线,其无差错时间就是99.9%的32次方,其无差错时间为96.85%,这样就大大提高了485总线的稳定性。

在各种现场中,485总线应用的非常的广泛,但是485总线比较容易出现故障,现在将485总线容易出现故障的情况并且可以排除这些故障的方法罗列如下:

  1.由于485信号使用的是一对非平衡差分信号,意味485网络中的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地,以减少数据线上的噪音,所以数据线最好由双绞线组成,并且在外面加上屏蔽层作为地线,将485网络中485设备连接起来,并且在一个点可靠接地。

  2.在工业现场当中,现场情况非常复杂,各个节点之间存在很高的共模电压,485接口使用的是差分传输方式,有抗共模干扰能力,但是当共模电压大于+12V或者小于-9V时,超过485接收器的极限接收电压。接收器就无法工作,甚至可能会烧毁芯片和一起设备。可以在485总线中使用深圳市富永通科技有限公司的485光隔离中继器,将485信号及电源完全隔离,从而消除共模电压的影响。

  3.485总线随着传输距离的延长,会产生回波反射信号,如果485总线的传输距离如果超过100米,建议施工时在485通讯的开始端和结束端120欧姆的终端电阻。相关接线方法可以参考网页:.

  4.485总线中485节点要尽量减少与主干之间的距离,一般建议485总线采用手牵手的总线拓扑结构。星型结构会产生反射信号,影响485通信质量。如果在施工过程中必须要求485节点离485总线主干的距离超过一定距离,使用深圳市富永通科技有限公司的可以作出一个485总线的分叉。如果施工过程中要求使用星型拓扑结构,可以使用深圳市富永通科技有限公司的可以解决这个问题。

  5.影响485总线的负载能力的因素:通讯距离,线材的品质,波特率,转换器供电能力,485设备的防雷保护,485芯片的选择。如果485总线上的485设备比较多的话,建议使用带有电源的485转换器,无源型的485转换器由于时从串口窃电,供电能力不是很足,负载能力不够。选用好的线材,如有可能使用尽可能低的波特率,选择高负载能力的485芯片,都可以提高485总线的负载能力。485设备的防雷保护中的防雷管会吸收电压,导致485总线负载能力降低,去掉防雷保护可以提高485总线负载能力。如果在现场施工中,相关的因素不能改变,建议使用深圳市富永通科技有限公司的485中继器或者485集线器来提供485总线的负载能力。

在485总线的现场施工当中,当485总线的传输距离超过一定的长度时,485总线的抗干扰能力就会出现下降,在这种情况下,就要在485总线的首尾两端接120欧姆的终端匹配电阻,以保证485总线的稳定性.

  终端匹配电阻的正确接法是在每个485总线的首尾两端上各接一个120欧姆的终端电阻,电阻接在485总线的正负之间.如图示:

  上图为使用时的终端匹配电阻的接法.

  上图为有加时终端匹配电阻的接法.

  上图为使用时终端匹配电阻的接法.

485总线由于其布线简单,稳定可靠从而广泛的应用于视频监控,门禁对讲,楼宇报警等各个领域中,但是,在485总线布线过程中由于有很多不完全准确的概念导致出现很多问题。现在将一些错误的观念作出一些澄清。

  1.485信号线可以和强电电源线一同走线。在实际施工当中,由于走线都是通过管线走的,施工方有的时候为了图方便,直接将485信号线和电源线绑在一起,由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰,从而导致485信号不稳定,导致通信不稳定。

  2.485信号线可以使用平行线作为布线,也可以使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的,即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰,使用双绞线进行485信号传输的时候,由于其双绞,干扰对于485+,485-的干扰效果都是一样的,那电压差依然是不变的,对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理,如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话,外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。

  3.选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线就可以。由于原材料价格上涨,导致现在市场上的线材鱼龙混杂,有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线,在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法:看网线截面,如果是铜色的话,就是铜丝,如为白色,则是用合金以次充好。合金一般比较脆,容易断,而且导电性远不如铜丝,很容易在工程施工中造成问题。线材一般那建议选择标准的485线,其为屏蔽双绞线,传输线不是像网线那样为单股的铜丝,而是多股铜丝绞在一起形成一根线,从而即使某根小铜丝断掉,也不会影响整个的使用。

  4.485布线可以任意布设成星型接线与树形接线。485布线规范是必须要手牵手的布线,一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接,很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中,使用了星型接线和树形接线,有的时候整个系统非常稳定,但是有的时候则总是出现问题,又很难查找原因,一般都是由于不规范布线所引起的。如果由于现场的限制,必须要进行星型连接或者树形连接,可以使用深圳市富永通科技有限公司的485集线器和485中继器解决相关问题,相关参考页面如下:,。

  5.485总线必须要接地。在很多技术文档中,都提到485总线必须要接地,但是没有详细的提出如何接地。严格的说,485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地,不能多点接地,因为将其接地是因为要将地线(一般都是屏蔽线作地线)上的电压保持一致,防止共模干扰,如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触,从而保证电压一致,因为在实际施工中,为了接线方便,将线剪成多段再连接,但是没有将屏蔽线作良好的连接,从而使得其地线分成了多段,电压不能保持一致,导致共模干扰。

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