智能儀表是隨著80年代初單片機技術的成熟而發展起來的,現在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業信息化的需要,企業在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯網通信接口。最初是數據模擬信號輸出簡單過程量,后來儀表接口是RS232接口,這種接口可以實現點對點的通信方式,但這種方式不能實現聯網功能。隨后出現的RS485解決了這個問題
RS-485特點
1. RS-485的電氣特性:邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2—6) V表示;邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2—6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了,就不易損壞接口電路的芯片, 且該電平與TTL電平兼容,可方便與TTL 電路連接。
2. RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps 。
3. RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合,抗共模干擾能力增強,即抗噪聲干擾性好。
4. RS-485最大的通信距離約為1219M,最大傳輸速率為10Mb/S,傳輸速率與傳輸距離成反比,在100Kb/S的傳輸速率下,才可以達到最大的通信距離,如果需傳輸更長的距離,需要加485中繼器。RS-485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128個或者256個節點,最大的可以支持到400個節點。
RS-485功能
PC與智能設備通訊多借助RS232、RS485、以太網等方式,主要取決于設備的接口規范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質層和鏈路層,如果要實現數據的雙向訪問,就必須自己編寫通訊應用程序,但這種程序多數都不能符合ISO/OSI的規范,只能實現較單一的功能,適用于單一設備類型,程序不具備通用性。在RS232或RS485設備聯成的設備網中,如果設備數量超過2臺,就必須使用RS485做通訊介質,RS485網的設備間要想互通信息只有通過“主(Master)”設備中轉才能實現,這個主設備通常是PC,而這種設備網中只允許存在一個主設備,其余全部是從(Slave)設備。而現場總線技術是以ISO/OSI模型為基礎的,具有完整的軟件支持系統,能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題 。
RS485布網
網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構,不支持環形或星形網絡。在構建網絡時,應注意如下幾點:
(1)采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節點串接起來,從總線到每個節點的引出線長度應盡量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。有些網絡連接盡管不正確,在短距離、低速率仍可能正常工作,但隨著通信距離的延長或通信速率的提高,其不良影響會越來越嚴重,主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加,會造成信號質量下降。
(2)應注意總線特性阻抗的連續性,在阻抗不連續點就會發生信號的反射。下列幾種情況易產生這種不連續性:總線的不同區段采用了不同電纜,或某一段總線上有過多收發器緊靠在一起安裝,再者是過長的分支線引出到總線。
在RS485組網過程中另一個需要主意的問題是終端負載電阻問題,在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻整個網絡能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上,在每個接收數據信號的中點進行采樣時,只要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握,美國MAXIM公司有篇文章提到一條經驗性的原則可以用來判斷在什么樣的數據速率和電纜長度時需要進行匹配:當信號的轉換時間(上升或下降時間)超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。 一般終端匹配采用終端電阻方法, RS-485應在總線電纜的開始和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電阻,因為大多數雙絞線電纜特性阻抗大約在100~120Ω。這種匹配方法簡單有效,但有一個缺點,匹配電阻要消耗較大功率,對于功耗限制比較嚴格的系統不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節省大部分功率。但電容C的取值是個難點,需要在功耗和匹配質量間進行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法,這種方案雖未實現真正的“匹配”,但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號,達到改善信號質量的目的,節能效果顯著。 最近兩年一些公司基于部分企業信息化的實施已完成,工廠中已經鋪設了延伸到車間每個辦公室、控制室的局域網的現狀,推出了串口服務器來取代多串口卡,這主要是利用企業已有的局域網資源減少線路投資,節約成本,相當于通過tcp/ip把多串口卡放在了現場。