485集線器在總線型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用分析

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的,現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要,企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信功能。（485通訊、以太網(wǎng)通訊、光仟通訊等等）

RS485網(wǎng)絡(luò)：RS485/MODBUS是現(xiàn)在流行的一種布網(wǎng)方式,其特點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)單方便 ,而且現(xiàn)在支持RS485的儀表又特多,特別是在油品行業(yè)RS485/MODBUS簡(jiǎn)直是一統(tǒng)天下,現(xiàn)在的儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持RS485/MODBUS,原因很簡(jiǎn)單,象原來的HART儀表想買一個(gè)轉(zhuǎn)換口非常困難，而且價(jià)格昂貴,RS485的轉(zhuǎn)換接口就便宜的多而且種類繁多。至少在低端市場(chǎng)RS485/MODBUS還將是最主要的組網(wǎng)方式,近兩三年內(nèi)不會(huì)改變。

最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過程量,后來儀表接口是RS232接口,這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式,但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個(gè)問題RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯,＋2V～＋6V表示“0”,-6V～-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式,現(xiàn)很少采用,現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式,這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。

在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式,即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下,連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號(hào)地的連接,這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,

這有二個(gè)原因：

(1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式,并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來檢測(cè)信號(hào),系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V,只有滿足上述條件,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口。

(2)EMI問題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路,如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地）,就會(huì)以輻射的形式返回源端,整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用終端匹配120歐姆電阻的手牽手總線型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí),請(qǐng)注意如下幾點(diǎn)：

（1）采用一條雙絞線電纜作總線,將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來,從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短,以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)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(zhǎng)或通信速率的提高,其不良影響會(huì)越來越嚴(yán)重,主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加,會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。

（2）應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。如下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜,或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝,再者是過長(zhǎng)的分支線引出到總線。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)項(xiàng)目中，隨著自動(dòng)化程度的提高和系統(tǒng)組網(wǎng)的需求，項(xiàng)目管理部門要求有主從兩個(gè)監(jiān)控中心可以查看，控制整個(gè)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備。并且要求在每個(gè)監(jiān)控中心可以通過主機(jī)控制采集終端設(shè)備對(duì)整個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，還要求可以通過服務(wù)器將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集終端設(shè)備的數(shù)據(jù)保存下來。所以就必須要求要多個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以并存于一個(gè)控制系統(tǒng)中。

工程商在施工過程中發(fā)現(xiàn)，如果將所有的采集終端設(shè)備簡(jiǎn)單地并聯(lián)接在一個(gè)485總線上，由于各個(gè)主控設(shè)備存在電位差及485總線產(chǎn)生信號(hào)反射等原因，導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)癱瘓從而不能使用，工程商采用深圳市天地華杰科技有限公司的485總線分割器，將多個(gè)主控的設(shè)備的485線連接到485共享器的輸入端口，通過其共享到一個(gè)485輸出端口上，由于485共享器輸入端口之間有光電隔離，并且采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的方式，從而可以有效的解決電位差及信號(hào)反射問題。從而使得多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備主機(jī)共存于一個(gè)控制系統(tǒng)中。