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RS-485接口的主要特点及提高网络可靠性的方法

来源: 中电网
2021-09-14
类别:技术信息
eye 25
文章创建人 拍明

原标题:RS-485接口的主要特点及提高网络可靠性的方法

RS-485接口是一种常用的串行通信标准,广泛应用于工业控制和自动化领域。其主要特点包括:

RS-485接口的主要特点

  1. 差分信号传输:RS-485接口使用两根信号线进行差分信号传输,即一个线路传输正向信号,另一个线路传输反向信号。这种传输方式增强了信号的抗干扰能力,特别适用于工业环境中可能存在的电磁干扰和噪音。

  2. 长距离传输:RS-485接口支持长距离传输,其最高通信距离可达1200米,这使其特别适用于需要远距离通信的工业控制系统。

  3. 多点通信:RS-485接口支持多点通信,允许多个设备通过同一总线进行通信。这种特性使得RS-485接口在需要多个设备间进行数据交换和通信的工业控制系统中得到广泛应用。

  4. 高数据传输速率:RS-485接口支持较高的数据传输速率,虽然具体速率会受到通信距离和线缆质量等因素的影响,但在短距离通信时,其数据传输速率可达到较高水平,满足对速率要求较高的应用场景。

  5. 接口电平低,不易损坏芯片:RS-485的电气特性使得其接口电平较低,不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,方便与TTL电路连接。

提高RS-485网络可靠性的方法

  1. 总线匹配

    • 加匹配电阻:在总线两端的差分端口VA与VB之间跨接120Ω匹配电阻,以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声,有效抑制噪声干扰。但此方法会消耗较大电流,不适用于功耗限制严格的系统。

    • RC匹配:利用一只电容C隔断直流成分,节省大部分功率。但电容C的取值需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

    • 二极管匹配:虽然未实现真正的匹配,但利用二极管的钳位作用,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。

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  1. 信号隔离与保护

    • 在VA、VB与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻,同时与地之间各跨接5V的TVS二极管,以消除线路浪涌干扰。如无PTC电阻和TVS二极管,可用普通电阻和稳压管代替。

    • 对外置设备为防止强电磁(雷电)冲击,可选用具有防雷击功能的芯片,如TI的75LBC184等。

  2. 合理的网络布局与连接方式

    • RS-485节点与主干之间距离(T头)越短越好。T头小于10m的节点可采用T型连接,但对节点间距非常小的情况(如LED模块组合屏),应采用星型连接。

    • 主机(PC)应置于总线的一端,避免置于中间形成主干的T型分布。

  3. 选用合适的通信协议及控制方式

    • 选用如MODBUS等高效、简洁的通信协议,以提高数据传输的效率和可靠性。

    • 在数据发送前和发送完毕后,通过控制收发控制端TC的电平状态,确保总线处于稳定的发送或接收状态。

  4. 电源与信号线的分离

    • 对于由MCU结合RS-485微系统组建的测控网络,应优先采用各微系统独立供电方案,避免电源线与RS-485信号线共用同一股多芯电缆。

    • RS-485信号线宜选用截面积0.75mm²以上的双绞线,以提高信号的抗干扰能力。

  5. 其他措施

    • 在某些工业控制领域,由于现场情况复杂,可能存在高共模电压。此时,可通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离,或通过光耦将信号隔离,以消除共模电压的影响。

综上所述,通过合理的总线匹配、信号隔离与保护、网络布局与连接方式、通信协议及控制方式的选择、电源与信号线的分离以及其他针对性措施,可以有效提高RS-485网络的可靠性。


责任编辑:David

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