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2024年3月13日发(作者：csshover阴影)
RS485通信协议 RS485接口 原理图 RS485接口 RS485采用差分信号负逻辑
2V6V表示“1”- 6V- 2V表示“0”。 RS485有两线制和四线制两种接线四线制是全双工
通讯方式两线制是半双工通讯方式。 在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方
式即一个主机带多个从机。 很多情况下连接RS-485通信链路时只是简单地用一对
双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接这种连接方法在
许多场合是能正常工作的但却埋下了很大的隐患这有二个原因 1共模干扰问题
RS-485接口采用差分方式传输信号的方式并不需要相对于某个参照点来检测信号
系统只需检测两线之间的电位差就可以了。因此往往忽视了收发器有一定的共模电
压范围RS-485收发器共模电压范围为-712V只有满足上述条件整个网络才能正常工
作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠甚至损坏接口。
2EMI问题发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路如没有一个低阻的
返回通道信号地就会以辐射的形式返回源端整个总线就会像一个巨大的天线向外辐
射电磁波。 RS485同RS232连接 由于PC机默认的只带有RS232接口有两种方法可
以得到PC上位机的RS485电路1通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号
转换成RS485信号对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌、带隔离珊的产
品。2通过PCI的串口卡可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。 RS485电
缆 在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线反之在高速、长线传输时
则必须采用阻抗匹配一般为120Ω的RS485专用电缆STP-120Ωfor RS485 CANone
pair 18 AWG而在干扰恶劣的环境下还应需铠装、双绞屏蔽电缆ASTP-120Ωfor
RS485 CAN one pair 18 AWG。 在使用RS485接口时对于特定的传输线路从RS485
接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比这个
长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。 理论上通信速率在100Kpbs及以
下时RS485的最长传输距离可达1200米但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆
的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大最多
可以加八个中继也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公里。如果真需
要长距离传输可以采用光纤为传播介质收发两端各加一个光电转换器多模光纤的传
输距离是510公里而采用单模光纤可达50公里的传播距离。 RS485布网 网络拓扑
一般采用终端匹配的总线型结构不支持环形或星形网络。在构建网络时应注意如下
几点 1从总线到每个节点的引出线长度应尽量短 采用一条双绞线电缆作总线将各
个节点串接起来从总线到每个节点的引出线长度应尽量短以便使引出线中的反射信
号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确在短距离、低速率仍可能正常
工作但随着通信距离的延长或通信速率的提高其不良影响会越来越严重主要原因是
信号在各支路末端反射后与原信号叠加会造成信号质量下降。 2注意总线特性阻抗
的连续性 应注意总线特性阻抗的连续性在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列
几种情况易产生这种不连续性总线的不同区段采用了不同电缆或某一段总线上有过
多收发器紧靠在一起安装再者是过长的分支线引出到总线。 总之应该提供一条单
一、连续的信号通道作为总线。 3 注意终端负载电阻 在RS485组网的过程中另一
个需要注意的问题是终端负载电阻问题在设备少、距离短的情况下不加终端负载电
阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上在每个接收数据信
号的中点进行采样时只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。
但这在实际上难以掌握美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来
判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配当信号的转换时间上升或下降
时间超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。 一般终端
匹配采用终端电阻方法 RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终端
电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻因为大多数双绞线电缆特
性阻抗大约在100120Ω。这种匹配方法简单有效但有一个缺点匹配电阻要消耗较大
功率对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC
匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点
需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 还有一种采用二极管的匹配方法这种方案虽未
实现真正的“匹配”但它利用了二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号达到改善信号
质量的目的节能效果显著。 120Ω 的RS-485匹配电阻由于RS-485是差分电平通信在
距离较长或速率较高时线路存在回波干扰此时需要在通信线路首末两端并联120Ω
匹配电阻。推荐在通信速率大于19.2Kbps或线路长度大于200米时才考虑加匹配电
阻。 RS485和其它总线网络的区别 我们把工业网络归结为三类RS485网络、HART
网络和现场总线网络。 1HART网络 HART是由现在的艾默生提出一个过度性总线
标准他主要是在420毫安电流信号上面叠加数字信号物理层采用BELL202频移键控
技术以实现部分智能仪表的功能但此协议不是一个真正意义上开放的标准要加入他
的基金会才能拿到协议加入基金会要一部分的费用。技术主要被国外几家大公司垄
断近两年国内也有公司再做但还没有达到国外公司的水平。现在有很大一部分的智
能仪表都带有HART圆卡都具备HART通讯功能。 但从国内来看还没有真正利用其
这部分功能最多只是利用手操器对其进行参数设定没有发挥出HART智能仪表应有
的功能没有联网进行设备监控。从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因
HART仪表的采购量会程下滑趋势但由于HART仪表已经有十多年的历史现在在装
数量非常的大对于一些系统集成商来说还有很大的可利用空间。 2现场总线网络 现
场总线技术是当今自动化领域技术发展热点之一被誉为自动化领域的计算机局域网
它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。现场总线是连接设置在控制
现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。其关
键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。 现场总线技术近年来成为国
际上自动化和仪器仪表发展的热点它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的
变化是自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进形成新
型的网络集成式全分布式控制系统---现场总线控制系统FCSFieldbus Control
System。但是现在的现场总线的各种标准并行存在并且都有自己的生存领域还没有
形成真正统一的标准关键是看不到什么时候能形成统一的标准技术也不够成熟。另
外现场总线的仪表种类还比较少可供选择的余地小价格也偏高从最终用户的角度看
大多还处于观望状态都想等到技术成熟之后在考虑现在实施的少。 3RS485网络
RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式其特点是实施简单方便 而且现在支持
RS485的仪表又特多特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统天下现在的仪
表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS原因很简单像原来的 HART仪表想买一个转
换口非常困难而且价格昂贵RS485的转换接口就便宜的多而且种类繁多。至少在低
端市场RS485/MODBUS还将是最主要的组网方式近两三年内不会改变。 4RS232、
RS422和RS485通讯接口的区别: RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准最
初都是由电子工业协会EIA制订并发布的RS-232在1962年发布命名为EIA-232-E作
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