智能儀表是随著(zhe)80年代初單片機技術的(de)成熟而發展起來(lái)的(de),現在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業信息化(huà)的(de)需要,企業在儀表選型時(shí)其中的(de)一個(gè)必要條件就是要具有聯網通(tōng)信接口。最初是數據模拟信号輸出簡單過程量,後來(lái)儀表接口是RS232接口,這(zhè)種接口可(kě)以實現點對(duì)點的(de)通(tōng)信方式,但這(zhè)種方式不能實現聯網功能。随後出現的(de)RS485解決了(le)這(zhè)個(gè)問題
RS-485特點
1. RS-485的(de)電氣特性:邏輯“1”以兩線間的(de)電壓差爲+(2—6) V表示;邏輯“0”以兩線間的(de)電壓差爲-(2—6)V表示。接口信号電平比RS-232-C降低了(le),就不易損壞接口電路的(de)芯片, 且該電平與TTL電平兼容,可(kě)方便與TTL 電路連接。
2. RS-485的(de)數據最高(gāo)傳輸速率爲10Mbps 。
3. RS-485接口是采用(yòng)平衡驅動器和(hé)差分(fēn)接收器的(de)組合,抗共模幹擾能力增強,即抗噪聲幹擾性好。
4. RS-485最大(dà)的(de)通(tōng)信距離約爲1219M,最大(dà)傳輸速率爲10Mb/S,傳輸速率與傳輸距離成反比,在100Kb/S的(de)傳輸速率下(xià),才可(kě)以達到最大(dà)的(de)通(tōng)信距離,如果需傳輸更長(cháng)的(de)距離,需要加485中繼器。RS-485總線一般最大(dà)支持32個(gè)節點,如果使用(yòng)特制的(de)485芯片,可(kě)以達到128個(gè)或者256個(gè)節點,最大(dà)的(de)可(kě)以支持到400個(gè)節點。
RS-485功能
PC與智能設備通(tōng)訊多(duō)借助RS232、RS485、以太網等方式,主要取決于設備的(de)接口規範。但RS232、RS485隻能代表通(tōng)訊的(de)物(wù)理(lǐ)介質層和(hé)鏈路層,如果要實現數據的(de)雙向訪問,就必須自己編寫通(tōng)訊應用(yòng)程序,但這(zhè)種程序多(duō)數都不能符合ISO/OSI的(de)規範,隻能實現較單一的(de)功能,适用(yòng)于單一設備類型,程序不具備通(tōng)用(yòng)性。在RS232或RS485設備聯成的(de)設備網中,如果設備數量超過2台,就必須使用(yòng)RS485做(zuò)通(tōng)訊介質,RS485網的(de)設備間要想互通(tōng)信息隻有通(tōng)過“主(Master)”設備中轉才能實現,這(zhè)個(gè)主設備通(tōng)常是PC,而這(zhè)種設備網中隻允許存在一個(gè)主設備,其餘全部是從(Slave)設備。而現場(chǎng)總線技術是以ISO/OSI模型爲基礎的(de),具有完整的(de)軟件支持系統,能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題 。
RS485布網
網絡拓撲一般采用(yòng)終端匹配的(de)總線型結構,不支持環形或星形網絡。在構建網絡時(shí),應注意如下(xià)幾點:
(1)采用(yòng)一條雙絞線電纜作總線,将各個(gè)節點串接起來(lái),從總線到每個(gè)節點的(de)引出線長(cháng)度應盡量短,以便使引出線中的(de)反射信号對(duì)總線信号的(de)影(yǐng)響最低。有些網絡連接盡管不正确,在短距離、低速率仍可(kě)能正常工作,但随著(zhe)通(tōng)信距離的(de)延長(cháng)或通(tōng)信速率的(de)提高(gāo),其不良影(yǐng)響會越來(lái)越嚴重,主要原因是信号在各支路末端反射後與原信号疊加,會造成信号質量下(xià)降。
(2)應注意總線特性阻抗的(de)連續性,在阻抗不連續點就會發生信号的(de)反射。下(xià)列幾種情況易産生這(zhè)種不連續性:總線的(de)不同區(qū)段采用(yòng)了(le)不同電纜,或某一段總線上有過多(duō)收發器緊靠在一起安裝,再者是過長(cháng)的(de)分(fēn)支線引出到總線。
在RS485組網過程中另一個(gè)需要主意的(de)問題是終端負載電阻問題,在設備少距離短的(de)情況下(xià)不加終端負載電阻整個(gè)網絡能很好的(de)工作但随著(zhe)距離的(de)增加性能将降低。理(lǐ)論上,在每個(gè)接收數據信号的(de)中點進行采樣時(shí),隻要反射信号在開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可(kě)以不考慮匹配。但這(zhè)在實際上難以掌握,美(měi)國MAXIM公司有篇文章(zhāng)提到一條經驗性的(de)原則可(kě)以用(yòng)來(lái)判斷在什(shén)麽樣的(de)數據速率和(hé)電纜長(cháng)度時(shí)需要進行匹配:當信号的(de)轉換時(shí)間(上升或下(xià)降時(shí)間)超過電信号沿總線單向傳輸所需時(shí)間的(de)3倍以上時(shí)就可(kě)以不加匹配。 一般終端匹配采用(yòng)終端電阻方法, RS-485應在總線電纜的(de)開始和(hé)末端都并接終端電阻。終端電阻在RS-485網絡中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的(de)電阻,因爲大(dà)多(duō)數雙絞線電纜特性阻抗大(dà)約在100~120Ω。這(zhè)種匹配方法簡單有效,但有一個(gè)缺點,匹配電阻要消耗較大(dà)功率,對(duì)于功耗限制比較嚴格的(de)系統不太适合。另外一種比較省電的(de)匹配方式是RC匹配。利用(yòng)一隻電容C隔斷直流成分(fēn)可(kě)以節省大(dà)部分(fēn)功率。但電容C的(de)取值是個(gè)難點,需要在功耗和(hé)匹配質量間進行折衷。 還(hái)有一種采用(yòng)二極管的(de)匹配方法,這(zhè)種方案雖未實現真正的(de)“匹配”,但它利用(yòng)二極管的(de)鉗位作用(yòng)能迅速削弱反射信号,達到改善信号質量的(de)目的(de),節能效果顯著。 最近兩年一些公司基于部分(fēn)企業信息化(huà)的(de)實施已完成,工廠中已經鋪設了(le)延伸到車間每個(gè)辦公室、控制室的(de)局域網的(de)現狀,推出了(le)串口服務器來(lái)取代多(duō)串口卡,這(zhè)主要是利用(yòng)企業已有的(de)局域網資源減少線路投資,節約成本,相當于通(tōng)過tcp/ip把多(duō)串口卡放在了(le)現場(chǎng)。