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送狀態,因此,發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 可以聯網構成分布式系統。RS-485的”節點數”主要是依”接收器輸入阻抗”而定;根據規定,標準RS-485接口的輸入阻抗為≥12KΩ,相應的標準驅動節點數為32個。為適應更多節點的通信場合,有些芯片的輸入阻抗設計成1/2負載(≥24KΩ)、1/4負載(≥48KΩ)甚至1/8負載(≥96KΩ),相應的節點數可增加到64個、128個和256個。
以泓格的I/O模塊為例,每個485網絡最多的節點為256個,加中繼I-7510后,每個485網只要工作在不同的波特率:1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200之下,就可以允許相同的地址號。所以中繼模塊不但可以使通訊距離增加,還可以增加節點數。
泓格模塊的485網絡中節點數最大為:256*8=2048個。本文闡述了RS-485雙向串行總線的特點、RS-485總線在實際應用中的布線規則、拓撲結構的方法。
485總線的特點
485總線采用了平衡發送和差分接收接口標準。在發送端將串行口的TTL電平信號轉換成差分信號由A、B兩線輸出,經過雙絞線傳輸到接收端后,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,加之總線收發器靈敏度很高,可以檢測到低至200mV的電壓。故傳輸信號經過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,支持多點數據通信。RS-485總線網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構。
即采用一條總線將各個節點串接起來,不支持環形或星型網絡。如果需要使用星型結構,就必須使用485中繼器或者485集線器。RS-485/422總線一般最大支持32個節點,如果使用特制的485芯片,可以達到256個節點或更多。
485總線布線規則
為了避免數據傳輸錯誤,在485總線的布線設計和施工中,應特別注意以下幾點:
①、由于485總線傳送的是一對差分信號,485網絡上各設備之間的數據傳輸線最好采用外加屏蔽層的雙絞線,屏蔽層應在一個點可靠接地。
②、在工業現場應用中,如果現場干擾源非常復雜,各節點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,就超過了485接收器的極限接收電壓,接收器將無法工作,甚至可能燒毀芯片和設備。此時,應在485總線網絡中使用485光隔離中繼器,從而消除共模電壓的影響。
③、隨著傳輸距離的延長,485總線網絡上會產生回波反射信號。如果485總線的傳輸距離超過100米,建議在485網絡的開始端和結束端并接120Ω電阻。
④、一般應采用手牽手的總線拓撲結構。最好不要采用星型拓撲結構。否則會產生反射信號,影響通信質量。要盡量減少節點設備與主干線路之間的距離,如果在實際應用中必須距離較遠,應使用485中繼器接出一個485總線的分支。如果實際應用中一定要使用星型拓撲結構,則必須使用485集線器。
⑤、必須重視485總線的負載能力,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數據線材的品質,波特率等。
無源型的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網絡上的設備比較多,應使用帶電源的485轉換器。選用好的485專用通訊線纜,盡可能使用低的波特率。使用485中繼器或者485集線器,都可以提高485總線的負載能力。
485總線布線方法
在485總線的簡單應用中,一般采用總線型的拓撲結構布線方式。但是在比較復雜的系統中,總線型拓撲結構的布線施工不但非常繁瑣,而且還浪費了大量的連線。靈活利用485集線器或485中繼器,可以將總線型的拓撲結構連接成星形或樹型的拓撲結構。大大的方便了前期施工和后期的維修工作。
485總線星形拓撲結構
485總線樹型拓撲結構
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