提升RS485總線可靠性的簡便方法

RS-485接口電路的電源、接地
　　對(duì)于由MCU結(jié)合RS-485微系統(tǒng)組建的測控網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)優(yōu)先采用各微系統(tǒng)獨(dú)立供電方案、最好不要采用一臺(tái)大電源給微系統(tǒng)并聯(lián)供電、同時(shí)電源線（交直流）不能與RS-485信號(hào)線共用同一股多芯電纜、RS-485信號(hào)線宜選用截面積0.75mm2以上雙絞線而不是平直線、對(duì)于每個(gè)小容量直流電源選用線性電源LM7805比選用開關(guān)電源更合適、當(dāng)然應(yīng)注意LM7805的保護(hù)：
　　1．LM7805輸入端與地應(yīng)跨接220~1000μF電解電容；
　　2．LM7805輸入端與輸出端反接1N4007二極管；
　　3．LM7805輸出端與地應(yīng)跨接470~1000μF電解電容和104pF獨(dú)石電容并反接1N4007二極管；
　　4．輸入電壓以8~10V為佳、最大允許范圍為6.5~24V、可選用TI的PT5100替代LM7805、以實(shí)現(xiàn)9～38V的超寬電壓輸入、
5．光電隔離
　　在某些工業(yè)控制領(lǐng)域、由于現(xiàn)場情況十分復(fù)雜、各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓、雖然RS-485接口采用的是差分傳輸方式、具有一定的抗共模干擾的能力、但當(dāng)共模電壓超過RS-485接收器的極限接收電壓、即大于+12V或小于－7V時(shí)、接收器就再也無法正常工作了、嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備、
　　解決此類問題的方法是通過DC-DC將系統(tǒng)電源和RS-485收發(fā)器的電源隔離；通過光耦將信號(hào)隔離、徹底消除共模電壓的影響、實(shí)現(xiàn)此方案的途徑可分為：
　?。?）用光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構(gòu)筑電路；
　?。?）使用二次集成芯片、如PS1480、MAX1480等。

產(chǎn)品特性：UT-206光電隔離型接口轉(zhuǎn)換器、兼容RS-232C、RS-422、RS-485標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)味说腞S-232信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡差分的RS-422或RS-485信號(hào)，內(nèi)置的光電隔離器，能夠提供高達(dá)2500Vrms的隔離電壓，快速的瞬態(tài)電壓抑制保護(hù)器，此保護(hù)器被設(shè)計(jì)用來保護(hù)RS-422/RS-485接口，采用當(dāng)今先進(jìn)的TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）瞬態(tài)電壓抑制器，正常情況下TVS管呈高阻狀態(tài)，當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度將其兩端的阻抗降低，吸收一個(gè)大電流，從而把其兩端的電壓鉗制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，保護(hù)后面的電路元件不因瞬態(tài)高壓沖擊而損壞。此保護(hù)器可以有效地抑制閃電（LIGHTNING），提供每線600W的雷擊浪涌保護(hù)功率，以及各種原因在線路上產(chǎn)生的浪涌電壓和瞬態(tài)過壓，并且極小的極間電容保證了RS-422/RS-485接口的高速傳輸。 RS-232接口端通過一個(gè)DB9母頭的連接器與兼容RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口相連，RS-422、RS-485端通過DB9公頭的連接器連接。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部帶有零延時(shí)自動(dòng)收發(fā)轉(zhuǎn)換, 獨(dú)有的I/O電路自動(dòng)控制數(shù)據(jù)流方向, 而不需任何握手信號(hào)(如RTS、DTR等)，無需跳線設(shè)置實(shí)現(xiàn)全雙工(RS-422) 、半雙工(RS-485)模式轉(zhuǎn)換，即插即用. 確保適合一切現(xiàn)有的通信軟件和接口硬件，不需要對(duì)以前的基于RS-232的工作方式任何軟件的修改。

RS-485網(wǎng)絡(luò)配置
1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)與所選RS-485芯片驅(qū)動(dòng)能力和接收器的輸入阻抗有關(guān)、如75LBC184標(biāo)稱最大值為64點(diǎn)、SP485R標(biāo)稱最大值為400點(diǎn)、實(shí)際使用時(shí)、因線纜長度、線徑、網(wǎng)絡(luò)分布、傳輸速率不同、實(shí)際節(jié)點(diǎn)數(shù)均達(dá)不到理論值、例如75LBC184運(yùn)用在500m分布的RS-485網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)數(shù)超過50或速率大于9.6kb/s時(shí)、工作可靠性明顯下降、通常推薦節(jié)點(diǎn)數(shù)按RS-485芯片最大值的70%選取、傳輸速率在1200~9600b/s之間選取、通信距離1km以內(nèi)、從通信效率、節(jié)點(diǎn)數(shù)、通信距離等綜合考慮選用4800b/s最佳、通信距離1km以上時(shí)、應(yīng)考慮通過增加中繼模塊或降低速率的方法提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性、
2）節(jié)點(diǎn)與主干距離、理論上講、RS-485節(jié)點(diǎn)與主干之間距離（T頭、也稱引出線）越短越好、T頭小于10m的節(jié)點(diǎn)采用T型、連接對(duì)網(wǎng)絡(luò)匹配并無太大影響、可放心使用、但對(duì)于節(jié)點(diǎn)間距非常?。ㄐ∮?m、如LED模塊組合屏）應(yīng)采用星型連接、若采用T型或串珠型連接就不能正常工作、RS-485是一種半雙工結(jié)構(gòu)通信總線、大多用于一對(duì)多點(diǎn)的通信系統(tǒng)、因此主機(jī)（PC）應(yīng)置于一端、不要置于中間而形成主干的T型分布。
提高RS-485通信效率
　　RS-485通常應(yīng)用于一對(duì)多點(diǎn)的主從應(yīng)答式通信系統(tǒng)中、相對(duì)于RS-232等全雙工總線效率低了許多、因此選用合適的通信協(xié)議及控制方式非常重要、
　　1．總線穩(wěn)態(tài)控制（握手信號(hào)）、大多數(shù)使用者選擇在數(shù)據(jù)發(fā)送前1ms將收發(fā)控制端TC置成高電平、使總線進(jìn)入穩(wěn)定的發(fā)送狀態(tài)后才發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)送完畢再延遲1ms后置TC端成低電平、使可靠發(fā)送完畢后才轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)、據(jù)筆者使用TC端的延時(shí)有4個(gè)機(jī)器周期已滿足要求；　　
2．為保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、對(duì)每個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)的同時(shí)、應(yīng)盡量減少特征字和校驗(yàn)字、慣用的數(shù)據(jù)包格式由引導(dǎo)碼、長度碼、地址碼、命令碼、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)碼、尾碼組成、每個(gè)數(shù)據(jù)包長度達(dá)20~30字節(jié)、在RS-485系統(tǒng)中這樣的協(xié)議不太簡練、推薦用戶使用MODBUS協(xié)議、該協(xié)議已廣泛應(yīng)用于水利、水文、電力等行業(yè)設(shè)備及系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)中。如果干擾源內(nèi)阻不是非常小，可以在接地線上加限流電阻以限制干擾電流。接地電阻的增加可能會(huì)使共模電壓升高，但只要控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)就不會(huì)影響正常通信。
(2) 采用浮地技術(shù)，隔斷接地環(huán)路。這是較常用也是十分有效的一種方法，當(dāng)共模干擾內(nèi)阻很小時(shí)上述方法已不能奏效，此時(shí)可以考慮將引入干擾的節(jié)點(diǎn)(例如處于惡劣的工作環(huán)境的現(xiàn)場設(shè)備)浮置起來，這樣就隔斷了接地環(huán)路，不會(huì)形成很大的環(huán)路電流。
(3) 采用隔離接口（光電隔離轉(zhuǎn)換器）。有些情況下，出于安全或其它方面的考慮，電路地必須與機(jī)殼或大地相連，不能懸浮，這時(shí)可以采用隔離接口(無源光電隔離R485轉(zhuǎn)換器)來隔斷接地回路，但是仍然應(yīng)該有一條地線將隔離側(cè)的公共端與其它接口的工作地相連。