工业总线可分为以下三种基本类型

单片机作业工业总线与温度测量

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工业总线可分为以下三种基本类型:传感器级总线、设备级总线和现场总线。传感器级和设备级总线属于较低层次的工业网络,用于处理传感器、行程开关、继电器、接触器和阀门定位器这类工业设备;而现场总线是一种较高层次的工业网络,用于完成一些过程控制器或现场仪表之间的通信。另外,由于设备级总线和

现场总线有时完成相同的功能,因此它们之间是相互关联的,并且可同时存在于

同一系统中(

现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双

向的多站数字通信系统。随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，

以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。

由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；

用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系

列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。近十几年由于现场总线的

国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon公

司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公

司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。

现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；

ControlNet/DeviveNet；CAN等

1、基金会现场总线FF

现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总

线。它的前身是可互操作系统协议ISP（InterperableSystemProtocol）-

-基于德国的

ProfiBis标准，和工厂仪表世界协议WORLD （WorldFactoryInstrumentationProtocol）--

基于法国的FIP标准。ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总

线基金会。

基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模

型（1，2，7层）。

另外增加了用户层。

2、ProfiBus

ProfiBus自1984年开始研制现场总线产品，现以成为欧洲首屈一指的开

放式现场总线

系统，欧洲市场占有率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、

过程自动化、发电

与输配电等领域。1996年6月ProfiBus被采纳为欧洲标准EN50170第二卷。PNO为其用户组织，核心公司有：Siemens公司，E+H公司，Samson公司，Softing公司等。

ProfiBus技术特性：ProfiBus以ISO7498为基础，以开放式系统互联网

络OSI

（OpenSystemInterconnection）作为参考模型，定义了物理传输特性，总线存取协议和应

用功能。ProfiBus家族包括ProfiBus-DP，ProfiBus-PA，ProfiBus-FMS。ProfiBus-DP

（DecentralizedPeriphery）是一种高速和便宜的通信连接，用于自动控

制系统和设备级

分散的I/0之间进行通信。ProfiBus-FMS （FieldBusMessageSpecification）用来解决车间

级通用性通信任务。与LLI（LowerLayerInterface）构成应用层，FMS包

括了应用协议并向

用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务，LLI协调了不同的通信关系

并向FMS提供了不

依赖设备访问数据链层。ProfiBus-PA（ProcessAutomation）专为过程自

动化而设计的，

它可使传感器和执行器接在一根共用的总线上。根据IEC61158-2国际标准，ProfiBus-PA可用双绞线供电技术进行数据通信，数据传输采用扩展的

ProfiBus-DP协议和描述现场设备的

PA行规。当使用电缆耦合器，ProfiBus-PA装置能很方便的连接到

ProfiBus-DP网络。[主要

内容摘自“PROFIBUS-与现场总线国际标准”欧阳劲松梅恪]

3、WorldFIP

WorldFIP协会成立于1987年3月，以法国CEGELEC、SCHNEIDER等公司为

基础开发了FIP

（工厂仪表协议）现场总线系列产品。协会有100多个成员，产品在法国

市场占有率大于60%，

欧洲约25%。产品适用于发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和

过程自动化等领域。

1996年6月WorldFIP被采纳为欧洲标准EN50170。WorldFIP是一个开放

系统，不同系统、不同厂家生产的装置都可以使用WorldFIP，应用结构可以是

集中型、分散型和主站-从站型。

WorldFIP现场总线构成的系统可分为三级：过程级、控制级和监控级，

这样用单一的

WorldFIP总线就可以满足过程控制、工厂制造加工系统和各种驱动系统的

需要了。

WorldFIP协议有物理层、数据链路层和应用层组成。应用层定义为两种：MPS定义和

SubMMS定义。MPS是工厂周期/非周期服务，SubMMS是工厂报文的子集。

物理层的作用能够确保连接到总线上的装置间进行位信息的传递。介质是屏蔽双绞线

或光纤。传输速度有31.25kb/s，1Mb/s和2.5Mb/s，标准速度是1Mb/s，

使用光纤时最高可

达5Mb/s。

WorldFIP的帧有三部分组成，即帧起始定界符（FSS），数据和检验字段，以及帧结束

定界符。

应用层服务有三个不同的组：BAAS（Bus Arbitrator Application Services），MPS

（Manufacturing Periodical / a Periodical Services），SubMMS （Subset of Messaging Services）。MPS服务提供给用户：本地读/写服务，

远方读/写服务，参数传输/接收指示，使用信息的刷新等。

处理单元通过WorldFIP的通信装置（通信数据库和通信芯片组成）挂到

现场总线上。

通信芯片包括通信控制器和线驱动，通信控制器有FIPIU2，FIPCO1，FULLFIP2，MICROFIP

等，线驱动器用于连接电缆（FIELDRIVE，CREOL）或光纤

（FIPOPTIC/FIPOPTIC-TS）。通

信数据库用于在通信控制器和用户应用之间建立链接。[主要内容摘自“法国WorldFIP现场

总线技术概况

4、ControlNet/DeviveNet

ControlNet的基础技术是在RockwellAutomation企业于1995年10月公布。1997年7月成

立了ControlNetInternational组织（），Rockwell转让此项

技术给该组织。组织成员有50多个如ABBRoboties，HoneywellInc.，YokogawaCorp.，

ToshibaInternational，Procter&Gamble，OmronElectronicsInc.等。

DeviceNet的相关网

址（）

传统的工厂级的控制体系结构有五层即工厂层、车间层、单元层、工作站层、设备层组成。

而Rockwell自动化系统简化为三层结构模式：信息层（Ethernet以太网），控制层

（ControlNet控制网），设备层（DeviceNet设备网）。ControlNet层常传输大量的I/O和

对等通讯信息，具有确定性和可重复性的，紧密联系控制器和I/O设备的要求。它具备如下

特点：1）ControlNet在单根电缆上支持两种类型的信息传输：有实时性的控制信息和I/O

数据传输，无时间苛求的信息发送和程序上/下载；2）ControlNet技术采取了一种新的通

信模式，以生产者/客户模式取代了传统的源/目的模式它不仅支持传统的点对点通讯，而

且允许同时向多个设备传递信息。生产者/客户模式使用时间片算法保证各节点实现同步，

从而提高了带宽利用率；3）ControlNet使用同轴电缆可达6km，节点数99个，两个节点间

距离最长达1000m，48个节点距离可长达250m，采用光纤和中继器后通讯距离可达几十公里。

ControlNet应用于过程控制，自动化制造等领域。

5、CAN

CAN(ControllerAreaNetwork)称为控制局域网，属于总线式通讯网络。CAN总线规范了

任意两个CAN节点之间的兼容性，包括电气特性及数据解释协议，CAN协

议分为二层：物理

层和数据链路层。物理层决定了实际位传送过程中的电气特性，在同一网

络中，所有节点

的物理层必须保持一致，但可以采用不同方式的物理层。CAN的数据链路

层功能包括帧组织

形式，总线仲裁和检错、错误报告及处理，确认哪个信息要发送的，确认

接收到的信息及

为应用层提供了接口。CAN网络具有如下特点：CANBUS网络上任意一个节

点均可在任意时刻

主动向网络上的其它节点发送信息，而不分主从。通讯灵活，可方便地构

成多机备份系统

及分布式监测、控制系统。网络上的节点可分成不同的优先级以满足不同

的实时要求。

采用非破坏性总线裁决技术，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先

级低的节点

主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。具有

点对点，一点对

多点及全局广播传送接收数据的功能。通讯距离最远可达10KM/5KBPS，通

讯速率最高可达

1MBPS/40M。网络节点数实际可达110个。每一帧的有效字节数为8个，这样传输时间短，受

干扰的概率低。每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，数据出错率极低，可靠性极高．通

讯介质采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。在传输信息出错严重时，节

点可自动切断它

与总线的联系，以使总线上的其它操作不受影响。

现场总线标准有如下种类：

丹麦国家标准DSF21906：P-Net

德国国家标准DIN19245（1-2）：ProfiBus-FMS

德国国家标准DIN19245（3）：ProfiBus-DP

德国国家标准DIN19245（4）：ProfiBus-PA

法国国家标准FIPC46601-607：WorldFIP

日本JEMA标准CC-Link

美国国家标准ANSI/NEMA以等同方式支持的ISA/IEC标准草案

1)ISA/IEC61158-1总论；

2)ISA/IEC61158-2物理层规范

3)ISA/IEC61158-3链路层服务定义1998/09/30未通过

4)ISA/IEC61158-4链路层规范；1998/09/30未通过

5)ISA/IEC61158-5应用层服务定义；1998/09/30未通过

6)ISA/IEC61158-6应用层规范；1998/09/30未通过

7)ISA/IEC61158-7管理系统

8)ISA/IEC61158-8一致性试验

9)ISA/IEC61804过程控制模块

欧洲标准EN50170（CLC65CX）

Vol.IP-Net

Vol.IIProfiBus

Vol.IIIWorldFIP

Vol.IVFF,联合王国(UK)IEC国家委员会提议

Vol.VControlNet,联合王国(UK)IEC国家委员会提议

欧洲标准EN50254（CLC65CX）

1)ProfiBusDP

2)FIPDWF

3)Interbus

欧洲标准EN50295（CLCTC17B）

1)ASI

欧洲标准prEN50325

1)DeviceNet美国Rockwell

2)SDS美国Honeywell

国际标准ISO11898

1)德国CANbus;

2)美国DeviceNet;

3)特性接近ProfiBus;

国际标准IEC62026(IECSC65C)

1)ASI法国、德国

2)DeviceNet美国Rockwell

3)SDS美国Honeywell

一．什么是rs-232 接口？

二 . RS232总线桥硬件设计

三．RS232总线桥系统框图如图1所示：

一、

(1) rs-232 的历史和作用

在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地

连接起来进行

通讯。rs-232-c接口（又称eia rs-232-c）是目前最常用的一种串行通讯接口。

（“rs-232-c”中的“-c”只不过表示rs-232的版本，所以与“rs-232”简称是一样的）它

是在1970 年由美国电子工业协会（eia）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计

算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是数据终端设备

（dte）和数据通讯设备（dce）之间串行二进制数据交换接口技术标准该标准

规定采用一个25 个脚的db-25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以

规定，还对各种信号的电平加以规定。后来ibm

的pc 机将rs-232 简化成了db-9 连接器，从而成为事实标准。而工业控制的

rs-232 口一般只使用rxd、txd、gnd 三条线。

(2)rs-232 接口的电气特性

在rs-232-c 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑1为-3 到-

15v；逻辑0

为+3 到+15v 。rs-232-c 最常用的9 条引线的信号内容如下所示

db-9 1 2 3 4 5 6 7 8 9

db-25 8 3 2 20 7 6 4 5 22

定义dcd rxd txd dtr gnd dsr rts cts ri

(3) rs-232 接口的物理结构

rs-232-c 接口连接器一般使用型号为db-9 插头座,通常插头在dce端,插座在dte端.

pc 机的rs-232 口为9 芯针插座。一些设备与pc 机连接的rs-232 接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即发送数据txd、接收数据rxd

和信号地gnd。rs-232 传输线采用屏蔽双绞。

（4）rs-232 传输电缆长度

由rs-232c 标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50 英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元

畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺，美国dec公司曾规定允许码元畸变为10%而得出

下面实验结果。其中1 号电缆为屏蔽电缆，型号为decp.no.9107723 内有三对双绞线，每对由22# awg 组成，其外覆以屏蔽网。2 号电缆为不带屏蔽的电缆。型号为decp.no.9105856-04是22#awg 的四芯电缆。

dec 公司的实验结果

波特率bps 1号电缆传输距离（米） 2号电缆传输距离（米）

110 1500 900

300 1500 900

1200 900 900

2400 300 150

4800 300 75

9600 75 75

经过许多年来rs-232 器件以及通信技术的改进，rs-232 的通信距离已经大大

增加。波士电子的rs-232 增强器可以将普通的rs-232 口的通信距离直接延长到1000米。

二、什么是rs-485 接口？

1. rs-485 的电气特性：发送端：逻辑1以两线间的电压差为+（2 至6） v

表示；

逻辑0以两线间的电压差为-（2 至6）v 表示。接收端：a比b高200mv以上

即认为是逻辑

1,a 比b 低200mv 以上即认为是逻辑0。

2. rs-485(或 rs-422)的接线：

3. rs-485 的数据最高传输速率为10mbps。但是由于rs-485 常常要与pc 机

的rs-232

口通信，所以实际上一般最高115.2kbps。又由于太高的速率会使rs-485 传输距离减小，所以往往为9600bps 左右或以下。

4. rs-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。

5. rs-485接口的最大传输距离标准值为1200米（9600bps时），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rs-485 具有多机通信

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，一般只需二根信号线，所以rs485 接口均采用屏蔽双绞线传输。rs-485 的国际标准并没有规定rs485 的接口连接器标准、所以采用接线端子或者db-9、db-25 等连接器都可以。

rs-485 接口是事实工业标准。

6. 采用rs485 接口时，传输电缆的长度如何考虑？

答：在使用rs485 接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信

号传输所允

许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及

噪声等影响所

限制。最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24awg 铜芯双绞电话电缆（线径为0。

51mm），线间旁路电容为52。5pf/m，终端负载电阻为100 欧时所得出。（引自gb11014-89

附录a）。当数据信号速率降低到90kbit/s 以下时，假定最大允许的信号损失为6dbv 时，则电缆长度被限制在1200m。实际上，在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度。当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例如：当数据信号速率为600kbit/s

时，采用24awg 电缆，最大电缆长度是200m，若采用19awg 电缆（线径为

0.91mm）则电缆长度将可以大于200m；若采用28awg 电缆（线径为0.32mm）则电缆长度只能小于200m。rs-485的远距离通信建议采用屏蔽电缆，并且将屏蔽层作为地线。

三、什么是rs rs-422 接口？

rs-422 的电气性能与rs-485完全一样。主要的区别在于：

rs-422 有4 根信号线：两根发送（y、z）、两根接收（a、b）。由于rs-422 的收与发是分开的所以可以同时收和发（全双工）。

rs-485 有2 根信号线：发送和接收都是a 和b。由于rs-485 的收与发是共用两根线所以不能够同时收和发（半双工）。

能否将rs-422 的y-a 短接作为rs-485 的a、将rs-422 的z-b 短接作为rs-485 的b呢？

不一定。条件是rs-422 必须是能够支持多机通信的。波士电子的所有接口转换器的rs-422 口都能够支持全双工多机通信，所以可以这样简单转换为rs-485。

四、rs rs-485 比rs rs-232 232-c 接口相比有何特点？

由于rs-232 接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与ttl 电平不兼容故需

使用电平转换电路方能与ttl 电路连接。

（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20kbps。现在由于采用新的uart 芯片

16c550 等，波特率达到115.2kbps。

（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容

易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50 米，实际上也只能用在15米

左右。

（5）rs-232 只允许一对一通信，而rs-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器。

（6）深圳市天地华杰科技有限公司专业生产的td-1204集线器可以解决485总线连接方式。

（7）td-1204是一款rs-485集线器（又称rs-485总线分割集中器，rs-

485hub）。是深圳市天地华杰科技有限公司为了解决复杂电磁场环境下rs-485

总线大系统中星型布线而专业设计。该rs485集线器采用双向透明传输，rs485集线器它能够把一路rs-485或一路rs-232总线分割为4路rs-485总线，或者把四路rs-485信号汇集到一路rs-485或一路rs-232总线上来。并且每个端口都独立具有光隔、短路、开路保护功能。在系统发生故障的时候，内置的控制

器能够及时的切断有故障的端口。使rs485集线器保证每一端口都起到独立工作，达到互不干扰的效果。每个端口可同时连接32个接点，可延长1200米

rs-485信号。是改变rs-485总线布线中单一结构的最好选择

在数据通信，计算机网络以及分布式工业控制系统当中，经常需要使用串

行通信来实现数据交换。目前，有RS-232,RS-485,RS-422几种接口标准用于串行通信。RS-232是最早的串行接口标准，在短距离（<15M），较低波特率串行

通信当中得到了广泛应用。其后针对RS-232接口标准的通信距离短，波特率比较低的状况，在RS-232接口标准的基础上又提出了RS-422接口标准，RS-485

接口标准来克服这些缺陷。下面详细介绍RS-232,RS-422,RS-485接口标准。

RS-232串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即单端通讯。其收发端的数据信号都是相对于地信

号的。所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约

为15M，最高速率为20KBPS，且其只能支持点对点通信。

针对RS-232串口标准的局限性，人们又提出了RS-422,RS-485接口标准。RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电

平信号转换成差分信号A,B两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号

还原成TTL电平信号。由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极

强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV电压。故传输信号在千米之外都是可以恢复。RS-485/422最大的通信距离约为1219M，最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形

或星型网络。如果需要使用星型结构，就必须使用485中继器或者485集线器

才可以。RS-485/422总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。

在各种现场中，485总线应用的非常的广泛，但是485总线比较容易出现

故障，现在将485总线容易出现故障的情况并且可以排除这些故障的方法罗列

如下：

1.由于485信号使用的是一对非平衡差分信号，意味485网络中的每一个

设备都必须通过一个信号回路连接到地，以减少数据线上的噪音，所以数据线

最好由双绞线组成，并且在外面加上屏蔽层作为地线，将485网络中485设备

连接起来，并且在一个点可靠接地。

2.在工业现场当中，现场情况非常复杂，各个节点之间存在很高的共模电压，485接口使用的是差分传输方式，有抗共模干扰能力，但是当共模电压大

于+12V或者小于-9V时，超过485接收器的极限接收电压。接收器就无法工作，甚至可能会烧毁芯片和一起设备。可以在485总线中使用深圳市富永通科技有

限公司的485光隔离中继器，将485信号及电源完全隔离，从而消除共模电压

的影响。

3.485总线随着传输距离的延长，会产生回波反射信号，如果485总线的

传输距离如果超过100米，建议施工时在485通讯的开始端和结束端120欧姆

的终端电阻。相关接线方法可以参考网页:120欧姆电阻的接法.

4.485总线中485节点要尽量减少与主干之间的距离，一般建议485总线

采用手牵手的总线拓扑结构。星型结构会产生反射信号，影响485通信质量。

如果在施工过程中必须要求485节点离485总线主干的距离超过一定距离，使

用深圳市富永通科技有限公司的485中继器可以作出一个485总线的分叉。如

果施工过程中要求使用星型拓扑结构，可以使用深圳市富永通科技有限公司的485集线器可以解决这个问题。

5.影响485总线的负载能力的因素：通讯距离，线材的品质，波特率，转

换器供电能力，485设备的防雷保护，485芯片的选择。如果485总线上的485

设备比较多的话，建议使用带有电源的485转换器，无源型的485转换器由于

时从串口窃电，供电能力不是很足，负载能力不够。选用好的线材，如有可能

使用尽可能低的波特率，选择高负载能力的485芯片，都可以提高485总线的

负载能力。485设备的防雷保护中的防雷管会吸收电压，导致485总线负载能

力降低，去掉防雷保护可以提高485总线负载能力。

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。线材一般那建议选择标准

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，相关参考页面如下：485

总线星型连接，485总线树形拓扑结构。

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。

工业温度测量必备常识

温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特

性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数

起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。

华氏温标（oF）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每第分为报氏1度，符号为oF。

摄氏温度（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为报氏1度，符号为℃。

热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度

为绝对零度，记符号为K。

国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（Rev-75）。但由于IPTS-68温示存在一定的不足，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决

议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS-90，ITS-90温标替代IPTS-

68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。

1．温度单位

热力学温度（符号为T）是基本功手物理量，它的单位为开尔文（符号为K），定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。由于以前的温标定义中，使用了与273.15K（冰点）的差值来表示温度，因此现在仍保留这各方法。

根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度(符号为T90)和国际摄氏温度(符号为t90)

2．国际温标ITS-90的通则

ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的，即在全量程中，任何温度的T90值非常接近于温标采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比，T90的测量要方便得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。

3． ITS-90的定义

第一温区为0.65K到5.00K之间, T90由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。

第二温区为3.0K到氖三相点(24.5661K)之间T90是用氦气体温度计来定义. 第二温区为平衡氢三相点(13.8033K)到银的凝固点(961.78℃)之间,T90是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度. 银凝固点(961.78℃)以上的温区,T90是按普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光学高温计.

二、温度测量仪表的分类

温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，帮需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。

三、热电偶

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：

①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

1．热电偶测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路,当导体A 和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

2．热电偶的种类及结构形成

（1）热电偶的种类

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指

国家

标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它

有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不

及标准

化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标

准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热

电偶。

(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；

②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；

④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

3．热电偶冷端的温度补偿

由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必

须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制

室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电

偶连接端的温度不能超过100℃。

四、热电阻

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

1．热电阻测温原理及材料

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行

温度测量的。

热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始

采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。

2．热电阻的结构

（1）精通型热电阻工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点见表2-

1-11。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变

化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带

来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制，有关具体内容参见

本篇第三章第一节.

（2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不

锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，

最小可达φmm。

与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。

（3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。（4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

3．热电阻测温系统的组成

热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点：

①热电阻和显示仪表的分度号必须一致

②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。

（2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。

与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。

（3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。（4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影

电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才能使用。

温度测量是大多数工业控制的关键环节,其实现方法通常是使温度传感器与待测固体表面相接触或浸入待测流体.在选择温度传感器时应考虑的几个因素是温度测量范围、精度、响应时间、稳定性、线性度和灵敏度.应用最广泛的温度传感器是热电偶和电阻式温度探测器(RTD).表1简要总结了这两大类温度传感器的上述指标.此外,利用半导体的温度特性制成的温度传感器也已经实用化."class="highLight温度测量是大多数工业控制的关键环节,其实现方法通常是使温度传感器与待测固体表面相接触或浸入待测流体.在选择温度传感器时应考虑的几个因素是温度测量范围、精度、响应时间、稳定性、线性度和灵敏度.应用最广泛的温度传感器是热电偶和电阻式温度探测器(RTD).表1简要总结了这两大类温度传感器的上述指标.此外,利用半导体的温度特性制成的温度传感器也已经实用化.

环境空气

环境空气的温度比较难测量，因为传感器的温度必须反映空气的温度，但是由于与其他部件(PC板、电源及CPU等)相隔离，它们可能处于不同的温

度。热敏电阻、热电偶及RTD一般都采用可将传感元件与PC板温度隔开

的长引线，如果引线足够长，则传感元件将和环境处于同一温度，而引线

则与可能处于不同温度的PC板相连。IC传感器通常很难用来测量环境温度，因其最佳传热通道是与PC板处于同一温度的引线。如果PC板不具有

和环境相同的温度(例如，如果它装有功耗足以升高电路板温度的器件)，

则IC即不可能测量环境温度。请注意，即使采用可使IC传感器高于PC

板的传统IC封装，例如T092，由于引线的导热能力非常好，因而测出的

温度实际上仍然是PC板的温度。但由于它们具有数字输出及恒温器等其他功能，IC传感器有时还是被用来测量环境空气的温度。这通常是将其安装

在一个与环境同温的小型卫星PC板上来实现的。IC也能用来对其他类型

传感器的测量信号进行调理，其中包括用于 RTD的ADC及放大器、热敏电

阻至数字转换器(如MAX6691)以及热电偶至数字转换器(如MAX6675)等见

所示。

CPU、图形处理器、FPGA、功率器件、模块等等

高功率器件的温度通常可用靠近或位于器件下面的表面贴装传感器(热敏电阻、IC或RTD等)来测量。如果无法实现，或者如果器件上装有散热片或

具有其他一些需要测量温度的表面，则可将带有长引线的传感器(如热电偶、RTD及热敏电阻等)安装在与被测表面相接触的位置上。如果被测温度可能

超过150℃，则热电偶或RTD为最佳选择。如果被测温度可能接近或高于750℃，则热电偶为唯一选择。