智能儀表是隨著80年代初單片機技術的成熟而發(fā)展起來的，現(xiàn)在世界儀表市場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)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網通信接口。zui初是數(shù)據(jù)模擬信號
輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式，但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題。
特點
1. RS485總線的電氣特性：邏輯“1"以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0"以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。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， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。
2.RS485總線的數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps
3. 接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好?！ ?. RS-485zui大的通信距離約為1219M，zui大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到zui大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般zui大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節(jié)點，zui大的可以支持到400個節(jié)點。 因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(yōu)點就使其成為*的串行接口。 因為RS485接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。
產品類型
RS485接口 RS485采用差分信號負邏輯，＋2V～＋6V表示“0"，- 6V～- 2V表示“1"。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用，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構在同一總線上zui多可以掛接32個結點。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。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A"、“B"端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測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)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個網絡才能正常工作。當網絡線路中 共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。(2)EMI問題：發(fā)送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。 由于PC機默認的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機的RS485電路：（1）通過RS232/RS485轉換電路將PC機串口RS232信號轉換成RS485信號，對于情況比較復雜的工業(yè)環(huán)境是選用防浪涌帶隔離珊的產品。（2）通過PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。
RS485電纜
在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485電纜（STP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG），而在干擾惡劣的環(huán)境下還應采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜（ASTP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG）。在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線路，從RS485接口到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的zui大電纜長度與信號傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢?，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所影響。理論上，通信速率在100Kpbs及以下時，RS485的zui長傳輸距離可達1200米，但在實際應用中傳輸?shù)木嚯x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，zui多可以加八個中繼，也就是說理論上RS485的zui大傳輸距離可以達到9.6公理。如果真需要長距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質，收發(fā)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。
RS485布網
網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構，不支持環(huán)形或星形網絡。在構建網絡時，應注意如下幾點： （1）采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)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zui低。有些網絡連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，會造成信號質量下降。 （2）應注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產生這種不連續(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多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。在RS485組網過程中另一個需要主意的問題是終端負載電阻問題，在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻整個網絡能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個接收數(shù)據(jù)信號的中點進行采樣時，只要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經驗性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進行匹配：當信號的轉換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。 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。終接電阻在RS-485網絡中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的電阻，因為大多數(shù)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(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的取值是個難點，需要在功耗和匹配質量間進行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實現(xiàn)真正的“匹配"，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號，達到改善信號質量的目的，節(jié)能*。 zui近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實施已完成，工廠中已經鋪設了延伸到車間每個辦公室、控制室的局域網的現(xiàn)狀，推出了串口服務器來取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局域網資源減少線路投資，節(jié)約成本，相當于通過tcp/ip把多串口卡放在了現(xiàn)場。
傳輸電纜的長度
在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線經，從發(fā)生器到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的zui大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個 長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的zui大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電纜（線 徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100歐 時所得出。（曲線引自GB11014-89附錄A）。由圖中可知，當數(shù)據(jù)信 號速率降低到90Kbit/S以下時，假定zui大允許的信號損失為6dBV時， 則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實 用時是*可以取得比它大的電纜長度。 當使用不同線徑的電纜。則取得的zui大電纜長度是不相同的。例 如：當數(shù)據(jù)信號速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，由圖可知zui 大電纜長度是200m，若采用19AWG電纜（線徑為0。91mm）則電纜長 度將可以大于200m； 若采用28AWG 電纜（線徑為0。32mm）則電纜 長度只能小于200m。
RS-485總線,在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)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采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯(lián)網構成分布式系統(tǒng)，其允許zui多并聯(lián)32臺驅動器和32臺接收器。
功能
PC與智能設備通訊多借助RS232、RS485、以太網等方式，主要取決于設備的接口規(guī)范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質層和鏈路層，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應用程序，但這種程序多數(shù)都不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設備類型，程序不具備通用性。在RS232或RS485設備聯(lián)成的設備網中，如果設備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質，RS485網的設備間要想互通信息只有通過“主（Master）"設備中轉才能實現(xiàn)，這個主設備通常是PC，而這種設備網中只允許存在一個主設備，其余全部是從（Slave）設備。而現(xiàn)場總線技術是以ISO/OSI模型為基礎的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題 。 |
