RS-485(RS232转RS485)总线接口作为多点差分数据传输的电气规范,已成为业界广泛使用的标准通信接口之一。 RS-485标准只规定了接口的电气特性,不涉及连接器、电缆或协议。 因此,用户可以在此基础上构建自己的高层通信协议。
RS-485总线通信方式以其结构简单、价格低廉、适宜的通信距离和数据传输速率等优点,广泛应用于仪器仪表、智能传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。 但RS485总线存在自适应、自我保护功能弱等缺点。 如果不注意一些细节,经常会出现通讯故障甚至系统故障等故障。 因此,提高RS-485总线的运行可靠性非常重要。
网络拓扑一般采用终端匹配的总线结构,不支持环形或星型网络。
总线节点以菊花链或总线拓扑结构联网。 也就是说,每个节点都通过非常短的短截线连接到主电缆。 接口总线通常设计为半双工传输,也就是说只使用一对信号线,驱动数据和接收数据只能在不同时间出现在信号线上。
至于RS485电缆(RS485转RS232),一般场合可以使用普通双绞线,要求比较高的环境可以使用带屏蔽层的同轴电缆。
光电隔离电路在一些工业控制领域,由于现场条件复杂,各个节点之间存在较高的共模电压。 RS-485接口虽然采用差分传输方式,具有一定的抗共模干扰能力,但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压,即大于12V或 低于-7V,接收器将失效。 不能再正常工作,严重时甚至烧毁芯片和仪器。
解决此类问题的方法是通过DC-DC隔离系统供电和RS-485收发器供电; 通过光耦隔离信号,完全消除共模电压的影响。 信号反射(与终端电阻并联匹配)
在通信过程中,引起信号反射的信号原因有两种:阻抗不连续和阻抗不匹配。 阻抗不连续,信号突然在传输线的末端遇到了阻抗很小或没有阻抗的电缆阻抗,信号会在这个地方引起反射。 这种信号反射的原理类似于光从一种介质传播到另一种介质所引起的反射。 为消除这种反射,必须在电缆末端接一个与电缆特性阻抗大小相同的终端电阻,使电缆的阻抗连续。 由于信号在电缆上的传输是双向的,因此可以在通信电缆的另一端跨接一个相同大小的终端电阻。 总线隔离(在接口线与总线之间串接低阻跳线二极管)
RS-485 总线是一种并行的两线接口。 一旦某个芯片出现故障,总线就可能“死掉”。 因此,在两线端口VA、VB与总线之间串接一个4-10Ω的PTC电阻。 同时在地跨接5V TVS二极管,消除线路浪涌干扰。 此外,应合理选择芯片。 例如,为了防止外部设备受到强电磁冲击,建议使用防雷芯片。
地面问题
(1)共模干扰问题
RS-485接口采用差分方式传输信号,不需要检测相对于某个参考点的信号。 系统只需要检测两条线之间的电位差即可。 但需要注意的是,只有共模电压不超过一定范围(-7~12V),收发器才能正常工作。 当共模电压超过这个范围时,会影响通信的可靠性,甚至会损坏接口。
(2)电磁干辐射(EMI)问题
驱动器输出信号的共模部分需要返回路径。 如果没有低阻抗返回路径(信号地),它会以辐射的形式返回到源头,整个总线就会像一个巨大的天线一样向外辐射电磁波。 因此,尽管采用差分传输,但 RS 485 网络仍需要低阻抗信号接地。