RS485总线原理及维护.docx

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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，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EIARS-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：

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12kΩ。

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48kΩ以上（1/4UL），节点数就可增加至128个，96kΩ输入电阻的MAX1483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.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!

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