RS-485總線布線規則及方法——(RS485總線系統應用之4)

1.前言

在工業測控和數據采集系統的數據通信中，需要利用計算機通過串行接口與測控網中的設備進行數據或命令傳輸。截止到目前為止，被廣泛應用的串行通信接口有RS-232、RS-485/422等。

RS-232是最早的串行接口，應用于低波特率的串行通信。RS-232采取的是單端不平衡傳輸方式，其收發端的數據信號都是相對于地信號的，所以共模抑制能力差。再加上雙絞線分布電容的影響，其最大傳輸距離僅為15米，最高傳輸速率只有20kbit/s(=2560Byte/s)，并且只支持點對點通信。

為克服RS-232串口的通信距離短、波特率低的缺點，后來推出了RS-485/422接口標準(以下簡稱485總線)。由于485總線的先進性，很快在工業測控等領域得到了廣泛地應用。

2. 485總線的特點

485總線采用了平衡發送和差分接收接口標準。在發送端將串行口的TTL電平信號轉換成差分信號由A、B兩線輸出，經過雙絞線傳輸到接收端后，再將差分信號還原成TTL電平信號。因此具有極強的抗共模干擾能力，加之總線收發器靈敏度很高，可以檢測到低至200mV的電壓。故傳輸信號經過千米以上的衰減后都可以完好恢復。在100kbit/s的傳輸速率下，通信距離可以達到1200米左右。如果通信距離較短，其最大傳輸速率可達10Mbit/s。如果需傳輸更長的距離，需要增加485中繼器。RS-485采用半雙工工作方式，支持多點數據通信。RS-485總線網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構。即采用一條總線將各個節點串接起來，不支持環形或星型網絡。如果需要使用星型結構，就必須使用485中繼器或者485集線器。RS-485/422總線一般最大支持32個節點，如果使用特制的485芯片，可以達到256個節點或更多。

3. 485總線布線規則

為了避免數據傳輸錯誤，在485總線的布線設計和施工中，應特別注意以下幾點：

　　①.由于485總線傳送的是一對差分信號，485網絡上各設備之間的數據傳輸線最好采用外加屏蔽層的雙絞線，屏蔽層應在一個點可靠接地。

　　②.在工業現場應用中，如果現場干擾源非常復雜，各節點之間可能存在很高的共模電壓。雖然485接口使用的是差分傳輸方式，具有抗共模干擾能力。但是當共模電壓大于+12V或者小于-9V時，就超過了485接收器的極限接收電壓，接收器將無法工作，甚至可能燒毀芯片和設備。此時，應在485總線網絡中使用485光隔離中繼器，從而消除共模電壓的影響。

　　③.隨著傳輸距離的延長，485總線網絡上會產生回波反射信號。如果485總線的傳輸距離超過100米，建議在485網絡的開始端和結束端并接120Ω電阻。

　　④.一般應采用手牽手的總線拓撲結構。最好不要采用星型拓撲結構。否則會產生反射信號，影響通信質量。要盡量減少節點設備與主干線路之間的距離，如果在實際應用中必須距離較遠，應使用485中繼器接出一個485總線的分支。如果實際應用中一定要使用星型拓撲結構，則必須使用485集線器。

⑤.必須重視485總線的負載能力，影響負載能力的因素有：接在主計算機串口的485轉換器的供電能力，通訊距離，485數據線材的品質，波特率等。

無源型的485轉換器是從計算機的串口竊電，供電力較差，帶負載能力不足。如果485網絡上的設備比較多，應使用帶電源的485轉換器。選用好的485專用通訊線纜，盡可能使用低的波特率。使用485中繼器或者485集線器，都可以提高485總線的負載能力。

4. 485總線布線方法

在485總線的簡單應用中，一般采用總線型的拓撲結構布線方式。但是在比較復雜的系統中，總線型拓撲結構的布線施工不但非常繁瑣，而且還浪費了大量的連線。靈活利用485集線器或485中繼器，可以將總線型的拓撲結構連接成星形或樹型的拓撲結構。大大的方便了前期施工和后期的維修工作。

485總線星形拓撲結構

485總線樹型拓撲結構

5. 120Ω電阻的連接方法

在485總線的實際應用中，當傳輸距離超過一定的長度時，總線的抗干擾能力就會出現下降，在這種情況下，就要在485總線的首尾兩端接入120歐姆的終端匹配電阻，以保證485總線的穩定性。