如何利用RS485接口組網(wǎng)?
配網(wǎng)方式一般采用終端匹配方式,不支持環(huán)、星兩種模式。在進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時,應(yīng)注意以下幾個問題:
(1)采用單條總線,將多個節(jié)點串在一起,盡量短總線和節(jié)點間的引線,使引線上的反射信號對總線上的信號的影響減小。部分錯誤的網(wǎng)絡(luò)連接在短距離、低速率下還能工作,但隨著通信距離越來越遠,通信速率越來越高,其不利影響就越來越大,其原因是信號在各支的末端被反射后,與原始信號發(fā)生交疊,造成信號質(zhì)量下降。
(2)要注意母線特性阻抗的連續(xù)性,因為當(dāng)出現(xiàn)不連續(xù)時,會出現(xiàn)信號反射現(xiàn)象。出現(xiàn)中斷的原因有以下幾種:一條總線的不同部分使用不同的電纜;一條總線上的收發(fā)機太多;另一條分支線太長。另外,在RS485組網(wǎng)時,還應(yīng)考慮到終端負載電阻的問題,當(dāng)設(shè)備較少,路程較短時,即使不添加終端負載電阻,也可以使整個網(wǎng)絡(luò)運行良好,但是,當(dāng)路程較長時,其性能就會下降。從理論上講,對每一個接收到的數(shù)據(jù)信號的中間點進行取樣,只要在取樣的初始階段,反射信號的衰減達到一定程度,就可以忽略不計。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。終端電阻在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,匹配電阻要消耗較大功率,對于功耗限制比較嚴格的系統(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,需要在功耗和匹配質(zhì)量間進行折衷。 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,達到改善信號質(zhì)量的目的,節(jié)能效果顯著。 最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
在使用工業(yè)路由器的RS485接口時,對于特定的傳輸線經(jīng),從發(fā)生器到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(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。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關(guān)系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜(線 徑為0.51mm),線間旁路電容為52.5PF/M,終端負載電阻為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,假定最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 用時是完全可以取得比它大的電纜長度。 當(dāng)使用不同線徑的電纜。則取得的最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,由圖可知最 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。
RS485總線在要求通信距離為幾十米到上千米時,廣泛采用RS-485 串行總線標準。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)。 市場上一般RS-485采用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處于發(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),其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。
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、鏈路維護等問題 。
RS232,RS422,RS485是電氣標準,主要區(qū)別就是邏輯如何表示。
RS232使用12V,0,-12V電壓來表示邏輯,(-12V表示邏輯1,12V表示邏輯0),全雙工,最少3條通信線(RX,TX,GND),因為使用絕對電壓表示邏輯,由于干擾,導(dǎo)線電阻等原因,通訊距離不遠,低速時幾十米也是可以的。
RS422,在RS232后推出,使用TTL差動電平表示邏輯,就是兩根的電壓差表示邏輯,RS422定義為全雙工的,所以最少要4根通信線(一般額外地多一根地線),一個驅(qū)動器可以驅(qū)動最多10個接收器(即接收器為1/10單位負載),通訊距離與通訊速率有關(guān)系,一般距離短時可以使用高速率進行通信,速率低時可以進行較遠距離通信,一般可達數(shù)百上千米。
RS485,在RS422后推出,絕大部分繼承了422,主要的差別是RS485可以是半雙工的,而且一個驅(qū)動器的驅(qū)動能力至少可以驅(qū)動32個接收器(即接收器為1/32單位負載),當(dāng)使用阻抗更高的接收器時可以驅(qū)動更多的接收器。所以現(xiàn)在大多數(shù)全雙工485驅(qū)動/接收器對都是標:RS422/485的,因為全雙工RS485的驅(qū)動/接收器對一定可以用在RS422網(wǎng)絡(luò)。