关于天纳中央空调节能控制系统通讯连接要求
1、通讯用线要求：必须严格按照以下要求配线；
工业用RS-485线缆是特性阻抗为120和22AWG的塑封屏蔽双绞线。如图2所示。
图2：RS-485通信线缆示例。
采用屏蔽双绞线有助于减少和消除两根通信线之间产生的分布电容以及来自于通讯线周围产生的共模干扰。 所用屏蔽双绞线规格，与RS485通讯线的距离和挂接的设备数量有关，如下表所示。
通讯距离 | 设备数量 | 通讯用线规格 |
1-400M | 1-32台 | 0.5 mm2 |
400-800 M | 1-16台 | 0.5 mm2 |
400-800 M | 17-32台 | 0.75 mm2 |
800-1200 M | 1-8台 | 0.5 mm2 |
800-1200 M | 9-21台 | 0.75 mm2 |
800-1200 M | 22-32台 | 1.0 mm2 |
| | |
严禁采用5类网线或超5类网线作为RS485通信线。这是因为：
（1）普通网线没有屏蔽层，不能防止共模干扰。
（2）网线只有0.2mm2，线径太细，会导致传输距离降低和可挂接的设备减少。
（3）网络线为单股的铜线，相比多芯线而言容易断裂。
1. 布线要求
走线
通信线不得走强电线槽或是强电线管，应尽量远离高压电线，不要与电源线并行，更不能捆扎在一起。
严禁将多股双绞线合成一股使用，这样虽然线缆加粗，但适得其反，反而大幅度降低了通讯质量。
接地
485收发器在规定的共模电压-7V至+12V之间时，才能正常工作。如果超出此范围会影响通讯，严重的会损坏通讯接口。共模干扰会增大上述共模电压。消除共模干扰的有效手段之一是将485通讯线的屏蔽层一段接地。
隔离
通信线过长或者通讯受影响时，采用光电隔离中继器，可以有效提升通讯效果，延长通讯距离，光电隔离还可以保障电路不被静电、雷击、浪涌冲击和其他设备漏电所伤害。
数据传输线应进行端接，而且线头应尽可能短，以避免传输线上发生信号反射。良好的端接要求终端电阻RT与传输线线缆的特征阻抗Z0匹配。RS-485建议采用Z0为120的线缆，因此通常每根线缆末端都采用120的电阻进行端接。（见图3） 图3：总线终端电阻的链接
接口接线方式：
当现场通讯距离＞100米时，必须增加光电隔离、滤波磁环、匹配终端电阻。
在一个组内不同站号的模块接线方式必须采用“手牵手”的接线方式，对照采用以下连接方式；
滤波磁环的作用：
在通讯线进过强辐射干扰区时，在通讯线上产生辐射电流，利用磁环的反相作用，使经过它内部的线圈中的电流被它的抑制作用使电流中的波峰进一步的降低，起到电流的“削峰”的作用，减低辐射电流对通讯信号的干扰。
屏蔽层处理：
平衡差分驱动下，RS485双线都是信号线。接收端差分接收，不接地照样正常工作。 但是两设备间如果存在电位差，造成接收端较高共模输入，有可能损坏接收端。应将互联设备共地。
接头处磁环处理：
1、 终端电阻：
RS485接口
RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“1”，- 6V～- 2V表示“0”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制是全双工通讯方式，两线制是半双工通讯方式。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定
的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
RS485同RS232连接
由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。
在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆（STP-120Ω（for RS485 & CAN）
one pair 18 AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG）。
在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。
理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公里。如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5~10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。
编辑本段RS485布网
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。在构建网络时，应注意如下几点：
从总线到每个节点的引出线长度应尽量短
采用一条双绞线电缆作总线，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。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，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，会造成信号质量下降。
注意总线特性阻抗的连续性
应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。
总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
注意终端负载电阻
在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。
一般终端匹配采用终端电阻方法， RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。
最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成，工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局域网的现状，推出了串口服务器来取代多串口卡，这主要是利用企业已有的局域网资源减少线路投资，节约成本，相当于通过tcp/ip把多串口卡放在了现场。
影响RS-485总线通讯速度与可靠性的三个因素
1、在通信电缆中的信号反射 在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。 阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射，如图1所示。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻，如图2所示。 从理论上分析，在传输电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻，就再也不会出现信号反射现象。但是，在实现应用中，由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等应用环境有关，特性阻抗不可能与终端电阻完全相等，因此或多或少的信号反射还会存在。 引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。 信号反射对数据传输的影响，归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器，使接收器收到了错误的信号，导致CRC校验错误或整个数据帧错误。 在信号分析，衡量反射信号强度的参数是RAF（Refection Attenuation Factor反射衰减因子）。它的计算公式如式（1）。 RAF=20lg(Vref/Vinc) （1） 式中：Vref—反射信号的电压大小；Vinc—在电缆与收发器或终端电阻连接点的入射信号的电压大小。 具体的测量方法如图3所示。例如，由实验测得2.5MHz的入射信号正弦波的峰-峰值为+5V，反射信号的峰-峰值为+0.297V，则该通讯电缆在2.5MHz的通讯速率时，它的反射衰减因子为： RAF=20lg(0.297/2.5)=-24.52dB 要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法。在通讯线路中，如何通过加偏置电阻提高通讯可靠性的原理，后面将做详细介绍。 2、在通讯电缆中的信号衰减 第二个影响信号传输的因素是信号在电缆的传输过程中衰减。一条传输电缆可以把它看出由分布电容、分布电感和电阻联合组成的等效电路。 电缆的分布电容C主要是由双绞线的两条平行导线产生。导线的电阻在这里对信号的影响很小，可以忽略不计。信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电感组成的LC低通滤波器。PROFIBUS用的LAN标准型二芯电感（西门子为DP总线选用的标准电缆），在不同波特率时的衰减系数如表1所示。 表1 电缆的衰减系数 通讯波特率 16MHz 4MHz 38.4kHz 9.6kHz 衰减体系数（1km) ≤42dB ≤22dB ≤4dB ≤2.5dB 3、在通讯电缆中的纯阻负载 影响通讯性能的第三个因素是纯阻性负载（也叫直流负载）的大小。这里指的纯阻性负载主要由终端电阻、偏置电阻和RS-485收发器三者构成。 在叙述EIA RS-485规范时曾提到过RS-485驱动器在带了32个节点，配置了150Ω终端电阻的情况下，至少能输出1.5V的差分电压。一个接收器的输入电阻为12kΩ，整个网络的等效电路。按这样计算，RS-485驱动器的负载能力为： RL=32个输入电阻并联||2个终端电阻=（（12000/32）×（150/2））/（12000/32）+（150/2））≈51.7Ω 现在比较常用的RS-485驱动器有MAX485、DS3695、MAX1488/1489以及和利时公司使用的SN75176A/D等，其中有的RS-485驱动器负载能力可以达到20Ω。在不考虑其它诸多因素的情况下，按照驱动能力和负载的关系计算，一个驱动器可带节点的最大数量将远远大于32个。 在通讯波特率比较高的时候，在线路上偏置电阻是很有必要的。偏置电阻的连接方法。它的作用是在线路进入空闲状态后，把总线上没有数据时（空闲方式）的电平拉离0电平，如图7。这样一来，即使线路中出现了比较小的反射信号或干扰，挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来而产生误动作。 通过下面后例子了，可以计算出偏置电阻的大小： 终端电阻Rt1=Rr2=120Ω； 假设反射信号最大的峰-峰值Vref≤0.3Vp-p，则负半周的电压Vref≤0.15V;终端的电阻上由反射信号引起的反射电流长线驱动器Iref≤0.15/(120||120)=2.5mA。一般RS-485收发器（包括SN75176）的滞后电压值（hysteresis value）为50mV，即：（Ibias-Iref）×（Rt1||Rt2）≥50mV于是可以计算出偏置电阻产生的偏置电流Ibias≥3.33mA+5V=Ibias(R上拉+R下拉+（Rt1||Rt2）) （2）通过式2可以计算出R上拉=R下拉=720Ω 在实际应用中，RS-485总线加偏置电阻有两种方法： （1）把偏置电阻平衡分配给总线上的每一个收发器。这种方法给挂接在RS-485总线上的每一个收发器加了偏置电阻，给每一个收发器都加了一个偏置电压。 （2）在一段总线上只用一对偏置电阻。这种方法对总线上存在大的反射信号或干扰信号比较有效。值得注意的是偏置电阻的加入，增加了总线的负载。 |
|
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议