銷售部
智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)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(wǎng)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(diǎn)對點(diǎn)的通信方式,但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題。
特點(diǎn)
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(qū)動器和差分接收器的組合,抗共模干能力增強(qiáng),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(dá)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(diǎn),如果使用特制的485芯片,可以達(dá)到128個或者256個節(jié)點(diǎn),zui大的可以支持到400個節(jié)點(diǎn)?! ∫騌S-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(diǎn)就使其成為*的串行接口。 因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò),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(chǎn)品類型
RS485接口 RS485采用差分信號負(fù)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(diǎn)對點(diǎn)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(jié)構(gòu)在同一總線上zui多可以掛接32個結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式,即一個主機(jī)帶多個從機(jī)。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(diǎn)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(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)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(qū)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(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口,有兩種方法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路:(1)通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS232信號轉(zhuǎn)換成RS485信號,對于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)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(kuò)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(yīng)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(fù)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(dá)1200米,但在實際應(yīng)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(jìn)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(dá)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(zhì),收發(fā)兩端各加一個光電轉(zhuǎn)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(dá)50公里的傳播距離。
RS485布網(wǎng)
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時,應(yīng)注意如下幾點(diǎn): (1)采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節(jié)點(diǎn)串接起來,從總線到每個節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(yán)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(zhì)量下降。 (2)應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)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(wǎng)過程中另一個需要主意的問題是終端負(fù)載電阻問題,在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)進(jìn)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(jīng)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(jìn)行匹配:當(dāng)信號的轉(zhuǎn)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(yīng)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(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)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(diǎn),匹配電阻要消耗較大功率,對于功耗限制比較嚴(yán)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(diǎn),需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)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(dá)到改善信號質(zhì)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(jīng)鋪設(shè)了延伸到車間每個辦公室、控制室的局域網(wǎng)的現(xiàn)狀,推出了串口服務(wù)器來取代多串口卡,這主要是利用企業(yè)已有的局域網(wǎng)資源減少線路投資,節(jié)約成本,相當(dāng)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(jīng),從發(fā)生器到負(fù)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(guān)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(fù)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)。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(fù)。 RS-485采用半雙工工作方式,任何時候只能有一點(diǎn)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(diǎn)互連時非常方便,可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng),其允許zui多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。
功能
PC與智能設(shè)備通訊多借助RS232、RS485、以太網(wǎng)等方式,主要取決于設(shè)備的接口規(guī)范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)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(yīng)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(shè)備類型,程序不具備通用性。在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中,如果設(shè)備數(shù)量超過2臺,就必須使用RS485做通訊介質(zhì),RS485網(wǎng)的設(shè)備間要想互通信息只有通過“主(Master)"設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實現(xiàn),這個主設(shè)備通常是PC,而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個主設(shè)備,其余全部是從(Slave)設(shè)備。而現(xiàn)場總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)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(hù)等問題 。