RS485總線的說明與使用詳解

工業(yè)現(xiàn)場經(jīng)常要采集多點數(shù)據(jù)，模擬信號或開關(guān)信號，一般用到RS485總線，RS-485采用半雙工工作方式，支持多點數(shù)據(jù)通信。RS-485總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)。即采用一條總線將各個節(jié)點串接起來，不支持環(huán)形 或星型網(wǎng)絡(luò)。

RS485無具體的物理形狀，根據(jù)工程的實際情況而采用的接口，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)點對點的通信方式，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)在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點。

485總線的通訊距離可以達到1200米。

根據(jù)485總線結(jié)構(gòu)理論，在理想環(huán)境的前提下，485總線傳輸距離可以達到1200米。其條件是通訊線材優(yōu)質(zhì)達標(biāo)，波特率為9600，只負(fù)載一臺485設(shè)備，才能使得通訊距離達到1200米，所以通常485總線實際的穩(wěn)定的通訊距離往往達不到1200米。如果負(fù)載485設(shè)備多，線材阻抗不合乎標(biāo)準(zhǔn)，線徑過細(xì)，轉(zhuǎn)換器品質(zhì)不良，設(shè)備防雷保護復(fù)雜和波特率的提高等等因素都會降低通訊距離。

二、RS485線纜

在一般場合采用普通的雙絞線就可以，在要求比較高的環(huán)境下可以采用帶屏蔽層的同軸電纜。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)信號傳輸所允許的最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RS485的最長傳輸距離能達到1200米，但在實際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x要比1200米短，具體能傳輸多遠(yuǎn)視周圍環(huán)境而定。在傳輸過程中可以采用增加中繼的方法對信號進行放大，最多可以加八個中繼，也就是說理論上RS485的最大傳輸距離可以達到9.6公里。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50公里的傳播距離。

三、RS485布線安裝注意事項

1、485總線應(yīng)采用什么樣的通訊線？ 一條總線上可以掛接多少臺設(shè)備？

必須采用RVSP屏蔽雙絞線。所用屏蔽雙絞線規(guī)格，與485通訊線的距離和掛接的設(shè)備數(shù)量有關(guān)，如下表所示。采用屏蔽雙絞線有助于減少和消除兩根485通信線之間產(chǎn)生的分布電容以及來自于通訊線周圍產(chǎn)生的共模干擾。

有人說，485總線可以帶128臺設(shè)備進行通訊。

其實并不是所有485轉(zhuǎn)換器都能夠帶128臺設(shè)備的，要根據(jù)485轉(zhuǎn)換器內(nèi)芯片的型號和485設(shè)備芯片的型號來判斷，只能按照指標(biāo)較低的芯片來確定其負(fù)載能力。一般485芯片負(fù)載能力有三個級別――32臺、128臺和256臺。此外理論上的標(biāo)稱往往實際上是達不到的，通訊距離越長、波特率越高、線徑越細(xì)、線材質(zhì)量越差、轉(zhuǎn)換器品質(zhì)越差、轉(zhuǎn)換器電能供應(yīng)不足(無源轉(zhuǎn)換器)、防雷保護越強，這些都會降低真實負(fù)載數(shù)量。

工程商大都習(xí)慣采用5類網(wǎng)線或超5類網(wǎng)線作為485通信線，這是錯誤的。這是因為：

（1 普通網(wǎng)線沒有屏蔽層，不能防止共模干擾。

（2）不能用線徑太細(xì)的網(wǎng)線，會導(dǎo)致傳輸距離降低和可掛接的設(shè)備減少，至少0.4mm平方或用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)線。

（3）網(wǎng)絡(luò)線為單股的銅線，相比多芯線而言容易斷裂。

2、為什么要接地

485收發(fā)器在規(guī)定的共模電壓-7V至+12V之間時，才能正常工作。如果超出此范圍會影響通訊，嚴(yán)重的會損壞通訊接口。共模干擾會增大上述共模電壓。消除共模干擾的有效手段之一是將485通訊線的屏蔽層用作地線，將機具、電腦等網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備地連接在一起，并由一點可靠地接入大地。

3、485通信線應(yīng)如何走線

通信線盡量遠(yuǎn)離高壓電線、日光燈等干擾源，通信線不能與電源線等干擾源避開時通信線應(yīng)與電源線垂直，不能平行，更不能捆扎在一起，并采用質(zhì)量高的雙絞線走線。

4、 為什么485總線要采用手拉手結(jié)構(gòu)，而不能采用星形結(jié)構(gòu)？

星形結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生反射信號，從而影響到485通信?？偩€到每個終端設(shè)備的分支線長度應(yīng)盡量短，一般不要超出5米。分支線如果沒有接終端，會有反射信號，對通訊產(chǎn)生較強的干擾，應(yīng)將其去掉，最好在RS485設(shè)備兩頭接有120Ω終端電阻。

拉手連接如圖：

圖一

星形連接如圖：

圖二

5、485總線上設(shè)備到設(shè)備之間可以有接點嗎？

在同一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，使用同一種電纜，盡量減少線路中的接點。接點處確保焊接良好，包扎緊密，避免松動和氧化。保證一條單一的、連續(xù)的信號通道作為總線。

6、什么叫共模干擾和差模干擾？ 如何消除通訊線上的干擾？

485通信線由兩根雙絞的線組成，它是通過兩根通信線之間的電壓差的方式來傳遞信號，因此稱之為差分電壓傳輸。差模干擾在兩根信號線之間傳輸，屬于對稱性干擾。消除差模干擾的方法是在電路中增加一個偏值電阻（球機中的匹配電阻）,并采用雙絞線；共模干擾是在信號線與地之間傳輸，屬于非對稱性干擾。消除共模干擾的方法包括：

（1）采用屏蔽雙絞線并有效接地。

（2）強電場的地方還要考慮采用鍍鋅管屏蔽。

（3）布線時遠(yuǎn)離高壓線，更不能將高壓電源線和信號線捆在一起走線。

（4）采用線性穩(wěn)壓電源或高品質(zhì)的開關(guān)電源(紋波干擾小于50mV)。

7、什么情況下在485總線上要增加終端電阻？

一般情況下不需要增加終端電阻，只有在485通信距離超過300米的情況下，要在485通訊的開始端和結(jié)束端增加終端電阻。尤其是485總線上設(shè)備數(shù)量較少時。當(dāng)設(shè)備數(shù)量較多時（如超過22臺）。一般不需增加終端電阻，因為終端電阻會降低485總線的負(fù)載能力，球機終端120Ω匹配電阻的連接方式如下：球機終端120Ω匹配電阻可通過在球機底盤上的撥碼開關(guān)撥碼來連接，如下圖所示。球機出廠時，120Ω匹配電阻默認(rèn)為未接入，可通過把撥碼開關(guān)的第10位撥到ON，把120Ω匹配電阻接入線路。反之，如果不接入120Ω匹配電阻，則把第10位撥到OFF即可。

8、實際應(yīng)用中的問題

實際施工使用中用戶常采用星形連接方式，此時終端電阻必須連接在線路距離最遠(yuǎn)的兩個設(shè)備上（如圖四，1＃與15＃設(shè)備），但是由于該連接方式不符合RS485工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的使用要求，因此在各設(shè)備線路距離較遠(yuǎn)時，容易產(chǎn)生信號反射、抗干擾能力下降等問題，導(dǎo)致控制信號的可靠性下降。此時，出現(xiàn)的現(xiàn)象為球機完全不受控，或自行運轉(zhuǎn)無法停止等。

圖四

對于這種情況，建議采用增加一個RS485分配器。該產(chǎn)品可以有效地將星形連接轉(zhuǎn)換為符合RS485工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的連接方式，從而避免產(chǎn)生問題，提高通信可靠性，如圖五所示。

圖五

9、無中繼最大傳輸距離推薦用線

（1）普通雙絞屏蔽型電纜 STP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 20 AWG ，電纜外徑7.7mm左右。適用于室內(nèi)、管道及一般工業(yè)環(huán)境。使用時，屏蔽層一端接地！

(2) 普通雙絞屏蔽型電纜 STP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG ，電纜外徑8.2mm左右。適用于室內(nèi)、管道及一般工業(yè)環(huán)境。使用時，屏蔽層一端接地！

(3) 鎧裝雙絞屏蔽型電纜 ASTP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG ，電纜外徑12.3mm左右?？捎糜诟蓴_嚴(yán)重、鼠害頻繁以及有防雷、防爆要求的場所。使用時，建議鎧裝層兩端接地，最內(nèi)層屏蔽一端接地

審核編輯：符乾江