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2017年10月18日 星期三

One Minute RS-485 Introduction





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[導讀]RS-485總線由於其成本低廉,設計簡單而得到了廣泛的應用,大量用於安全監控,智慧交通、智慧建築、機房監控,工業自動化等各個領域。

RS-485總線敷設線路比較簡單,但是有一些相應的事項必須注意,否則會容易導致通信失敗,後期維護工作非常浩大。

一.現場布線規範
RS-485總線由於其成本低廉,設計簡單而得到了廣泛的應用,大量用於安防監控,智交通,智慧建築,機房監控,工業自動化等各個領域。

RS-485總線敷設線路比較簡單,但是有一些相應的事項必須注意,否則會容易導致通信失敗,後期維護工作非常浩大。以下是專業者整理出來的485布線規範所需要注意的地方:

  
線材問題:485總線布線使用的線材必須要使用屏蔽雙絞線,線徑最好在0.75或者1.0線徑的,很多人在施工的時候為了圖方便,直接使用網線作為485線使用,網線具有八根線,而485線只需要使用兩根線或者四根線,其他線浪費了,而且現在的網線的線徑相對都比較細,並不能完全滿足485總線通信需求,建議不要使用網線。

還有不能使用平行線,同軸電纜或者不帶屏蔽層的雙絞線,由於485是差分平衡傳輸,使用雙絞線可以有效的抵消外部干擾對其的影響,485線路一定不能使用平行線,同樣的道理,由於屏蔽層具有屏蔽外部干擾的作用,最好要使用帶屏蔽層的雙絞線。

布線問題:485總線的走線要盡量遠離干擾源,在施工過程中,有很多人為了省事,將485線路與電源線路一起走線,這樣是不合理的,電源線會產生干擾,導致485通信不穩定,還有就是485布線必須遠離類似於變壓器,變頻器等強電壓干擾源。

總線拓撲問題:由於現場環境複雜,485設備分布一般都比較散亂,施工人員為圖方便,沒有按照485規範將線路布設成手牽手菊花鏈總線式拓撲結構,而是隨意布設成星型,樹型甚至多種拓撲結構混合型的,留出太多太長的分支,在實際應用中,單純的星型,樹型拓撲結構,甚至混合拓撲結構有的時候也是可以使用的,但是通信肯定會不穩定,如果一定要布設星型,樹型拓撲結構的話,建議使用485集線器和485中繼器,相關的應用可以參考485總線拓撲結構問題頁面。

  
接地問題:在485總線布線規範裡面,強調需要單點可靠接地,但是在實際施工中,485總線接地有時反而會起到反作用。由於485布線需要手牽手菊花鏈方式連接,使用的屏蔽雙絞線,肯定都會被剪斷連接在485設備上,而一般大多都會利用外面的屏蔽層作為地線,如果沒有將屏蔽層做良好的連接的話,接地反而可能會導致485信號不穩定,所以485線路接地必須是單點可靠接地。

傳輸距離問題:485總線傳輸距離為1200米,該傳輸距離有限定條件:波特率低於110Kbps,使用標準的屏蔽雙絞線,線徑要達到一定標準,所接負載為一台485設備,外部沒有強烈的電磁干擾等。

傳輸距離與通信波特率成反比,與通信線路線徑成正比,負載越多傳輸距離越短,外部干擾越大傳輸距離越短。建議在布設線路時,最好留有冗餘,因為隨著線路的老化,傳輸距離可能會變短,通信可能會不穩定,留有冗的話,這種情況基本不會出現。當485線路傳輸距離超過1000米,建議透過增加485中繼器延長通信距離.

負載問題:標準的485晶片負載能力為32個,現在有485片已經負載能力達到128個甚至400個,但是實際使用中並不能夠完全達到標稱值的,影響485片負載能力的和從485設備的設計也是有關係的,還有和通信距離也有關係。

如果485設備上帶有上下拉電阻或者防雷管,由於其會吸收電壓,會大大的降低該條485線路上的負載能力,還有在485線上加120歐姆的匹配阻抗電阻也會影響負載能力,傳輸距離越遠,負載能力也會相應的降低。

同樣的,也建議在負載問題上留有冗餘,當負載不夠的時候,可以透過添加485中繼器,485集線器來解決相應的問題。

  
二.布線的錯誤觀念
RS485總線由於其布線簡單,穩定可靠從而廣泛的應用於影像監控,門禁對講,樓宇報警等各個領域中,但是,在485總線布線過程中,由於有很多不完全準確的概念,導致出現很多問題。現在將一些錯誤的觀念做出以下總結。

1.485信號線可以和強電電源線一同走線。在實際施工當中,由於走線都是通過管線走的,施工方有的時候為了圖方便,直接將485信號線和電源線綁在一起,由於強電具有強烈的電磁信號對弱電進行干擾,從而導致485信號不穩定,導致通信不穩定。

2.485信號線可以使用平行線作為布線,也可以使用非屏蔽線作為布線。由於485信號是利用差模傳輸的,即由485+與485-的電壓差來作為信號傳輸。

如果外部有一個干擾源對其進行干擾,使用雙絞線進行485信號傳輸的時候,由於其雙絞,干擾對於485+,485-的干擾效果都是一樣的,那電壓差依然是不變的,對於485信號的干擾縮到了最小。

同樣的道理,如果有屏蔽線起到屏蔽作用的話,外部干擾源對於其的干擾影響也可以盡可能的縮小。

3.選擇使用普通的超五類屏蔽雙絞線即網線就可以。由於原材料價格上漲,導致現在市場上的線材魚龍混雜,有不良商人利用某種合金來頂替銅絲來做網線,在外面鍍銅以蒙混客戶。具體區別方法:看網線截面,如果是銅色的話,就是銅絲,如為白色,則是用合金以次充好。

合金一般比較脆,容易斷,而且導電性遠不如銅絲,很容易在工程施工中造成問題。線材一般那建議選擇標準的485線,其為屏蔽雙絞線,傳輸線不是像網線那樣為單股的銅絲,而是多股銅絲絞在一起形成一根線,從而即使某根小銅絲斷掉,也不會影響整個的使用。


4.485布線可以任意布設成星型接線與樹形接線。485布線規範是必須要手牽手的布線,一旦沒有借助485集線器和485中繼器直接布設成星型連接和樹形連接,很容易造成信號反射導致總線不穩定。

很多施工方在485布線過程中,使用了星型接線和樹形接線,有的時候整個系統非常穩定,但是有的時候則總是出現問題,又很難查找原因,一般都是由於不規範布線所引起的。

如果由於現場的限制,必須要進行星型連接或者樹形連接,可以使用485集線器和485中繼器解決相關問題。

5.485總線必須要接地。在很多技術文檔中,都提到485總線必須要接地,但是沒有詳細的提出如何接地。嚴格的說,485總線必須要單點可靠接地。

單點就是整個485總線上只能是有一個點接地,不能多點接地,因為將其接地是因為要將地線(一般都是屏蔽線作地線)上的電壓保持一致,防止共模干擾,如果多點接地適得其反。

可靠接地時整個485線路的地線必須要有良好的接觸,從而保證電壓一致,因為在實際施工中,為了接線方便,將線剪成多段再連接,但是沒有將屏蔽線作良好的連接,從而使得其地線分成了多段,電壓不能保持一致,導致共模干擾。


                                                                                                                                                                                                                 

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