485标准规定一根传输总线上最多可以挂接32个单位负载。单位负载可能由驱动器、接收器和失效保护电阻组成,但不包括AC终端匹配电阻。为了便于计算,将接收器输入阻抗看作12kΩ并给收发器1mA电流。现在将一些错误的观念作出一些澄清。485布线规范是必须要手牵手的布线,一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接,很容易造成信号反射导致总线不稳定。
消防弱电485线是什么
485指的是通讯线,也就是报警主机的串口或者并口的通讯线路,一般是rvs2*1.5的。能通俗的解释下485线到底是什么线?
本设计指南讨论如何设计RS-485接口电路。文中讨论了平衡传输线标准的必要性,并给出了一个过程控制设计例子。文中还分标题讨论了线路负载、信号衰减、失效保护和电流隔离。
1、为什么需要平衡传输线标准
本文的重点在于工业最广泛使用的平衡传输线标准:ANSI/TIA/EIA-485-A(以下简称485)。在回顾一些485标准的关键方面后,通过一个工厂自动化例子,介绍实际项目中如何实施差分传输结构。
远距离、高噪声环境下,计算机组件和外设之间的数据传输通常是困难的,如果有可能的话,尽量使用单端驱动器和接收器。对于这种需要远距离通讯的系统,推荐使用平衡数字电压接口。
485是一个平衡(差分)数字传输线接口,是为了改善TIA/EIA-232(以下简称232)的局限性而开发出来的。485具有以下特性:
通讯速率高 – 可达到50M bits/s
通讯距离远 – 可达到1200米(注:100Kbps情况下)
差分传输 – 较小的噪声辐射
多驱动器和接收器
在实际应用中,如果两个或更多计算机之间需要价格低廉、连接可靠的数据通讯,都可以使用485驱动器、接收器或收发器。一个典型的例子是销售终端机和中心计算机之间使用485传输信息。使用双绞线传输平衡信号具有较低的噪声耦合,加上485具有很宽的共模电压范围,所以485允许高达50M bit/s的速率通讯,或者在低速情况下具有数千米通讯距离。
由于485用途广泛,越来越多的标准委员会将485标准作为它们通讯标准的物理层规范。包括ANSI的SCSI(小型计算机系统接口)、Profibus标准、DIN测量总线以及中国的的多功能电能表通讯协议标准DL/T645。
平衡传输线标准485于1983年开发,用于主机与外设之间的数据、时钟或控制线的数据传输接口。标准仅规定了电气层,其它的像协议、时序、串行或并行数据以及链接器全部由设计者或更高层协议定义。
最初,485标准被定义为是对TIA/EIA-422标准(以下简称422)的灵活性方面升级。鉴于422仅是单工通讯(注:422使用两对差分通讯线,发送使用一对,接收使用一对,所以数据在一条线上是单向传输的),485允许在一对信号线上有多个驱动器和接收器,有利于半双工通讯(见图1)。和422一样,485没有规定最大电缆长度,但是在使用24-AWG电缆、100kbps条件下,可以传输1.2km;485同样没有限制最大信号速率,而是由上升时间和位时间的比率限制,这和232相似。在大多数情况下,因为传输线效应和外界噪声影响,电缆长度比驱动器更能限制信号速率。
2、系统设计注意事项
2.1线负载
在485标准中,线负载要考虑线路终端和传输线上的负载。是否对传输线终端匹配取决于系统设计,也受传输线长度和信号速率的影响(一般情况下,低速短距离可以不进行终端匹配)。
2.1.1 传输线终端匹配
可以将传输线划分为两种模型:分布式参数模型[1]和集总参数模型[2]。测试传输线属于哪种模型取决于信号的渡越(上升/下降)时间tt与驱动器输出到线缆末端的传播时间tpd。
如果2tpd≥tt/5,则传输线必须按照分布式参数模型处理,并且必须处理好传输线终端匹配;其它情况下,传输线看作节点参数模型,这时传输线终端匹配不是必须的。
注1:分布式参数模型 - 电路中的电压和电流是时间的函数而且与器件的几何尺寸和空间位置有关。
注2:集总参数模型 - 电路中任意两个端点间的电压和流入任一器件端点的电流完全确定,与器件的几何尺寸和空间位置无关。
2.1.2单位负载概念
挂接在同一485通讯总线上的驱动器和接收器,其最大数量取决于它们的负载特性。驱动器和接收器的负载都是相对单位负载而衡量的。485标准规定一根传输总线上最多可以挂接32个单位负载。
单位负载定义为:在12V共模电压环境中,允许通过稳态负载1mA电流,或者是在-7V共模电压环境中,允许通过稳态负载0.8mA电流。单位负载可能由驱动器、接收器和失效保护电阻组成,但不包括AC终端匹配电阻。
图2给出了SN75LBC176A收发器单位负载计算的例子。因为这款设备将驱动器和接收器集成到一起构成了收发器(即驱动器输出和接收器输入连接到了同一根总线上),因此很难分别获取驱动器泄漏电流和接收器输入电流。为了便于计算,将接收器输入阻抗看作12 kΩ并给收发器1mA电流。这可以代表一个单位负载,一根传输总线上允许32个这样的负载。
只要接收器的输入阻抗大于12kΩ,那么可以在一根传输总线上使用多于32个这样的收发器。
2.2信号衰减和失真
一个有用的常识是:在最大信号速率(单位:Hz)通讯的条件下,允许信号衰减-6dB。一般情况下,电缆供应商会提供信号衰减图表。图3所示的曲线显示了24-AWG电缆衰减和频率的关系。
RS485总线
基本相同,但不应留分支,直接采用菊花链形式串接。 通信要分主机和从机,是相对RS485来说的。 下列建议也会有所帮助: 1.采用阻抗匹配、低衰减的RS485专用电缆更有利于保证通信。 2.单层屏蔽的电缆屏蔽层应一端接地;双层绝缘隔离型的电缆屏蔽层其外层(含铠装)应两端接地,内层屏蔽则应一端接地! 3.传输距离超过300米应加终端电阻(一般为120Ω)。RS-485总线的布线规范
485总线由于其布线简单,稳定可靠从而广泛的应用于视频监控,门禁对讲,楼宇报警等各个领域中,但是,在485总线布线过程中由于有很多不完全准确的概念导致出现很多问题。现在将一些错误的观念作出一些澄清。 485信号线不可以和电源线一同走线。在实际施工当中,由于走线都是通过管线走的,施工方有的时候为了图方便,直接将485信号线和电源线绑在一起,由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰,从而导致485信号不稳定,导致通信不稳定。 485信号线可以使用屏蔽线作为布线,也可以使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的,即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰,使用双绞线进行485信号传输的时候,由于其双绞,干扰对于485+,485-的干扰效果都是一样的,那电压差依然是不变的,对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理,如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话,外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。 选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线就可以。由于原材料价格上涨,导致现在市场上的线材鱼龙混杂,有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线,在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法:看网线截面,如果是铜色的话,就是铜丝,如为白色,则是用合金以次充好。合金一般比较脆,容易断,而且导电性远不如铜丝,很容易在工程施工中造成问题。线材一般那建议选择标准的485线,其为屏蔽双绞线,传输线不是像网线那样为单股的铜丝,而是多股铜丝绞在一起形成一根线,从而即使某根小铜丝断掉,也不会影响整个的使用。 485布线借助485集线器和485中继器可以任意布设成星型接线与树形接线。485布线规范是必须要手牵手的布线,一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接,很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中,使用了星型接线和树形接线,有的时候整个系统非常稳定,但是有的时候则总是出现问题,又很难查找原因,一般都是由于不规范布线所引起的。 485总线必须要接地。在很多技术文档中,都提到485总线必须要接地,但是没有详细的提出如何接地。严格的说,485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地,不能多点接地,因为将其接地是因为要将地线(一般都是屏蔽线作地线)上的电压保持一致,防止共模干扰,如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触,从而保证电压一致,因为在实际施工中,为了接线方便,将线剪成多段再连接,但是没有将屏蔽线作良好的连接,从而使得其地线分成了多段,电压不能保持一致,导致共模干扰。RS485总线布线需要注意的问题 485总线由于其布线简单,稳定可靠从而广泛的应用于视频监控、门禁对讲、楼宇报警等各个领域中,但是,在485总线布线过程中由于有很多不完全准确的概念导致出现很多问题。现在将一些错误的观念作出一些澄清。 1、485信号线可以和强电电源线一同走线。在实际施工当中,由于走线都是通过管线走的,施工方有的时候为了图方便,直接将485信号线和电源线绑在一起,由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰,从而导致485信号不稳定,导致通信不稳定。 2、485信号线可以使用平行线作为布线,也可以使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的,即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰,使用双绞线进行485信号传输的时候,由于其双绞,干扰对于485+,485-的干扰效果都是一样的,那电压差依然是不变的,对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理,如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话,外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。 3、选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线就可以。由于原材料价格上涨,导致现在市场上的线材鱼龙混杂,有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线,在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法:看网线截面,如果是铜色的话,就是铜丝,如为白色,则是用合金以次充好。合金一般比较脆,容易断,而且导电性远不如铜丝,很容易在工程施工中造成问题。线材一般那建议选择标准的485线,其为屏蔽双绞线,传输线不是像网线那样为单股的铜丝,而是多股铜丝绞在一起形成一根线,从而即使某根小铜丝断掉,也不会影响整个的使用。 4、485布线可以任意布设成星型接线与树形接线。485布线规范是必须要手牵手的布线,一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接,很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中,使用了星型接线和树形接线,有的时候整个系统非常稳定,但是有的时候则总是出现问题,又很难查找原因,一般都是由于不规范布线所引起的。如果由于现场的限制,必须要进行星型连接或者树形连接,可以使用485集线器和485中继器解决相关问题,相关参考页面如下:485总线星型连接,485总线树形拓扑结构。 5、485总线必须要接地。在很多技术文档中,都提到485总线必须要接地,但是没有详细的提出如何接地。严格的说,485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地,不能多点接地,因为将其接地是因为要将地线(一般都是屏蔽线作地线)上的电压保持一致,防止共模干扰,如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触,从而保证电压一致,因为在实际施工中,为了接线方便,将线剪成多段再连接,但是没有将屏蔽线作良好的连接,从而使得其地线分成了多段,电压不能保持一致,导致共模干扰。