485集線器在總線型數據采集系統的應用分析

工業現場使用的智能儀表是隨著80年代初單片機技術的成熟而發展起來的,現在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業信息化的需要,企業在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯網通信功能。（485通訊、以太網通訊、光仟通訊等等）

RS485網絡：RS485/MODBUS是現在流行的一種布網方式,其特點是實施簡單方便 ,而且現在支持RS485的儀表又特多,特別是在油品行業RS485/MODBUS簡直是一統天下,現在的儀表商也紛紛轉而支持RS485/MODBUS,原因很簡單,象原來的HART儀表想買一個轉換口非常困難，而且價格昂貴,RS485的轉換接口就便宜的多而且種類繁多。至少在低端市場RS485/MODBUS還將是最主要的組網方式,近兩三年內不會改變。

最初是數據模擬信號輸出簡單過程量,后來儀表接口是RS232接口,這種接口可以實現點對點的通信方式,但這種方式不能實現聯網功能。隨后出現的RS485解決了這個問題RS485采用差分信號負邏輯,＋2V～＋6V表示“0”,-6V～-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實現點對點的通信方式,現很少采用,現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構在同一總線上最多可以掛接32個結點。

在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式,即一個主機帶多個從機。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來檢測信號,系統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器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發器共模電壓范圍為-7～+12V,只有滿足上述條件,整個網絡才能正常工作。當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠,甚至損壞接口。

(2)EMI問題：發送驅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。

現有的網絡拓撲結構一般采用終端匹配120歐姆電阻的手牽手總線型結構,不支持環形或星形網絡。在構建網絡時,請注意如下幾點：

（1）采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節點串接起來,從總線到每個節點的引出線長度應盡量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。有些網絡連接盡管不正確,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,會造成信號質量下降。

（2）應注意總線特性阻抗的連續性,在阻抗不連續點就會發生信號的反射。如下列幾種情況易產生這種不連續性：總線的不同區段采用了不同電纜,或某一段總線上有過多收發器緊靠在一起安裝,再者是過長的分支線引出到總線。

在工業現場數據采集系統項目中，隨著自動化程度的提高和系統組網的需求，項目管理部門要求有主從兩個監控中心可以查看，控制整個數據采集終端設備。并且要求在每個監控中心可以通過主機控制采集終端設備對整個工業現場設備進行監控，還要求可以通過服務器將工業現場采集終端設備的數據保存下來。所以就必須要求要多個數據采集設備可以并存于一個控制系統中。

工程商在施工過程中發現，如果將所有的采集終端設備簡單地并聯接在一個485總線上，由于各個主控設備存在電位差及485總線產生信號反射等原因，導致整個數據采集系統癱瘓從而不能使用，工程商采用深圳市天地華杰科技有限公司的485總線分割器，將多個主控的設備的485線連接到485共享器的輸入端口，通過其共享到一個485輸出端口上，由于485共享器輸入端口之間有光電隔離，并且采用獨立驅動的方式，從而可以有效的解決電位差及信號反射問題。從而使得多個數據采集終端設備主機共存于一個控制系統中。