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RS-485通讯电缆结构图

名    称:RS-485通讯电缆结构图
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发布日期:2024/6/7 19:20:24
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RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准,该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得廉价本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。[s1]
RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓扑结构,在同一总线上最多可以挂接32个节点。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。很多情况下,连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来,而忽略了信号地的连接,这种连接方法在许多场合是能正常工作的,但却埋下了很大的隐患,原因1是共模干扰:RS-485接口采用差分方式传输信号方式,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了,但容易忽视了收发器有一定的共模电压范围,RS-485收发器共模电压范围为-7到+12V,只有满足上述条件,整个网络才能正常工作;当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠,甚至损坏接口;原因二是EMI的问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

RS-4852. 电缆

在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线,反之,在高速、长线传输时,则必须采用阻抗匹配(一般为120Ω)的RS485专用电缆(STP-120Ω(用于RS485 & CAN)一对18AWG),而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆(ASTP-120Ω(用于RS485 & CAN)一对18AWG)。
在使用RS485接口时,对于特定的传输线路,从RS485接口到负载其数据信号传输所允
RS-485通讯电缆结构图RS-485通讯电缆结构图
许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比,这个长度数据主要是受信号失真及噪声等因素所影响。理论上,通信速率在100Kbps及以下时,RS485的最长传输距离可达1200米,但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而有所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大,最多可以加八个中继,也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到10.8公里。如果确实需要长距离传输,可以采用光纤为传播介质,收发两端各加一个光电转换器,多模光纤的传输距离是5到10公里,而采用单模光纤可达50公里的传播距离。

RS-4853. 布网

网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。在构建网络时,应注意如下几点:
(1)采用一条双绞线电缆作总线,将各个节点串接起来,从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确,在短距离、低速率仍可能正常工作,但随着通信距离的延长或通信速率的提高,其不良影响会越来越严重,主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加,会造成信号质量下降。
(2)应注意总线特性阻抗的连续性,在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性:总线的不同区段采用了不同电缆,或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装,再者是过长的分支线引出到总线。总之,应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
(3)注意终端负载电阻问题,在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作,但随着距离的增加性能将降低。理论上,在每个接收数据信号的中点进行采样时,只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握,美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配:当信号的转换时间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。
一般终端匹配采用终端电阻方法,RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终端电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻,因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。这种匹配方法简单有效,但有一个缺点,匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点,需要在功耗和匹配质量间进行折衷。还有一种采用二极管的匹配方法,这种方案虽未实现真正的“匹配”,但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号,达到改善信号质量的目的,节能效果显著。

RS-4854. 电缆

我们把工业网络归结为三类:RS485网络、HART网络和现场总线网络。
HART网络:HART是由现在的艾默生提出一个过度性总线标准,主要是在4~20毫安电流信号上面叠加数字信号,物理层采用BELL202频移键控技术,以实现部分智能仪表的功能,但此协议不是一个真正意义上开放的标准。
现场总线网络:现场总线技术被誉为自动化领域的计算机局域网现场总线是连接设置在控制现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。现场总线技术的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化,使自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进,形成新型的网络集成式全分布式控制系统,即现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。
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