RS485总线原理及维护.docx

1、RS485总线原理及维护RS485总线原理及维护一RS-485标准回顾RS-485标准最初由电子工业协会（EIA）于1983年制订并发布，后由TIA-通讯工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A，不过工程师还是习惯地称之为RS-485。RS-485由RS-422发展而来，后者是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kbps时），并允许在一条平衡线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，为扩展应用范围，

2、随后又为其增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，这就是后来的EIA RS-485标准。RS-485是一个电气接口规范，它只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和通信协议。RS-485标准定义了一个基于单对平衡线的多点、双向（半双工）通信链路，是一种极为经济、并具有相当高噪声抑制、传输速率、传输距离和宽共模范围的通信平台。RS-485接口的主要特点如下：平衡传输； 多点通信； 驱动器输出电压（带载）：1.5V； 接收器输入门限：200mV； -7V至+12V总线共模范围； 最大输入电流：

3、1.0mA/-0.8mA（12Vin/-7Vin）； 最大总线负载：32个单位负载（UL）； 最大传输速率：10Mbps； 最大电缆长度：4000英尺。实际上可达 3000米。RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘

4、连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。二网络配置 RS-485支持半双工或全双工模式，网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。最好采用一条总线将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。图1所示为实际应用中常见的一些错误连接方式（a，c，e）和正确的连接方式（b，d，f）。a，c，e三种不恰当的网络连接尽管在某些情况下（短距离、低速率）仍然可以正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，造成信号质量下降。除此之外还应注意总线特性阻抗的连

5、续性，在阻抗不连续点也会发生信号的反射。例如，总线的不同区段采用不同电缆、某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装、或者是有过长分支线引出总线时都会出现阻抗不连续点。总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。 图1:几种错误的网络连接方式及正确的方式有关总线上允许连接的收发器数标准并没有做出规定，但规定了最大总线负载为32个单位负载（UL）。每单位负载的最大输入电流为1.0mA/-0.8mA，相当于约12k。为了扩展总线节点数，器件生产厂商增大收发器输入电阻。例如MAX1487，MAX1487的输入电阻增加至48k以上（1/4UL），节点数就可增加至128个，96k输入电阻的MAX1483

6、允许节点数可到256个。三基本概念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

7、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。

8、线材一般建议选择标准的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，可以使用深圳市富永通科技有限公司的485集线

9、器和485中继器解决相关问题。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。6.485总线的通讯距离可以达到1200米。 根据485总线

10、结构理论，在理想环境的前提下，485总线传输距离可以达到1200米。其条件是通讯线材优质达标，波特率为9600，只负载一台485设备，才能使得通讯距离达到1200米，所以通常485总线实际的稳定的通讯距离往往达不到1200米。如果负载485设备多，线材阻抗不合乎标准，线径过细，转换器品质不良，设备防雷保护复杂和波特率的提高等等因素都会降低通讯距离。7.485总线可以带128台设备进行通讯。 其实并不是所有485转换器都能够带128台设备的，要根据485转换器内芯片的型号和485设备芯片的型号来判断，只能按照指标较低的芯片来确定其负载能力。一般485芯片负载能力有三个级别32台、128台和256

11、台。此外理论上的标称往往实际上是达不到的，通讯距离越长、波特率越高、线径越细、线材质量越差、转换器品质越差、转换器电能供应不足(无源转换器)、防雷保护越强，这些都会降低真实负载数量。8.485总线是一种最简单、最稳定、最成熟的工业总线结构 这种概念是错误的。485总线是一种用于设备联网的、经济型的、传统的工业总线方式。其通讯质量需要根据施工经验进行调试和测试采可以得到保证。485总线虽然简单，但也必须严格按照安装施工规范进行布线。四必须严格按照施工规范施工 在485总线系统施工时必须严格按照施工规范施工，特别应注意下面几点。1.485+和485数据线一定要互为双绞。2.布线一定要布多股屏蔽双绞

12、线。多股是为了备用，屏蔽是为了便于出现特殊情况时调试，双绞是因为485通讯采用差模通讯原理，双绞的抗干扰性较好。不采用双绞线是错误的。3.485总线一定要用手牵手式的总线结构，坚决避免星型连接和分叉连接。4.设备供电的交流电及机箱一定要真实接地，而且接地良好。有很多地方表面上有三角插座，其实根本没有接地，接地良好可以防止设备被雷击、浪涌冲击。静电累积时可以配合设备的防雷设计较好地释放能量，保护485总线设备和相关芯片不受伤害。5.为避免强电对其干扰，485总线应避免和强电走在一起。五推荐几种调试方法: 在调试前首先要确保设备接线正确，且施工合乎规范。可以根据遇到的问题采用下面几种调试方法。1.

13、共地法: 用1条线或者屏蔽线将所有485设备的GND地连接起来，这样可以避免所有设备之间存在影响通讯的电势差。2.终端电阻法: 在最后一台485设备的485+和485-上并接120欧姆的终端电阻来改善通讯质量。3.中间分段断开法: 通过从中间断开来检查是否设备负载过多、通讯距离过长、某台设备对整个通讯线路的影响等。4.单独拉线法: 单独简易拉一条线到设备，这样可以用来排除是否是布线引起了通讯故障。5.更换转换器法: 随身携带几个转换器，这样可以排除是否是转换器质量问题影响了通讯质量。六.故障和建议 采用485总线结构常见的几种通讯故障有下面几种。1、通讯不上，无反应。2、可以上传数据，但不可以

14、下载数据。3、通讯时系统提示受到干扰，或者不通讯时通讯指示灯也不停地闪烁。4、有时能通讯上，有时通讯不上，有的指令可以通，有的指令不可以通。为减少通信故障提出下面几条建议供参考。1、建议用户使用和购买门禁厂家提供的485转换器或者厂家指定推荐品牌的485转换器。2、门禁厂家会对与其配套的485转换器做大量的测试工作，并且会要求485转换器生产厂家按照其固定的性能参数进行生产和品质检测，所以它与门禁设备具备较好的兼容性。千万不要贪图便宜购买杂牌厂家的485转换器。3、严格按照485总线的施工规范进行施工，杜绝任何侥幸心理。4、对线路较长、负载较多的485总线工程采用科学的、有预留的解决方案。5、如果通讯距离过长， 如超500米，建议采用中继器或485HUB来解决。6、如果负载数过多，如一条总线上超过30台，建议采用485HUB来解决问题。7、现场调试带齐调试设备。现场调试一定要随身携带几个可以接长距离和多负载的转换器、一台常用的电脑笔记本、测试通路断路的万用表，几个120欧姆的终端电阻。 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）