几种典型接口电路(485)
S7-200PLC内部RS485接口电路图
S7-200PLC内部RS485接口电路图一、S7-200PLC内部RS485接口电路图：电路图见附件图中R1、R2是阻值为10欧的普通电阻，其作用是防止RS485信号D+和D -短路时产生过电流烧坏芯片，Z1、Z2是钳制电压为6V，最大电流为10A的齐纳二极管，24V电源和5V电源共地未经隔离，当D+或D-线上有共模干扰电压灌入时，由桥式整流电路和Z1、Z2可将共模电压钳制在±6.7V，从而保护RS485芯片SN75176（RS485芯片的允许共模输入电压范围为：-7V～+12V）。
该保护电路能承受共模干扰电压功率为60W，保护电路和芯片内部没有防静电措施。
二、常发生的故障现象分析：当PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通信时时有通信口损坏现象发生，较常见的损坏情况如下：●R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好。
这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受最大10A电流的冲击，而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为：102×10=1000W，当然会将其烧断。
●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。
这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的动作速度造成的，静电无处不在，仅人体模式也会产生±15kV的静电。
●Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好。
这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。
由以上分析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成，产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂，如由于PLC 内部24V电源和5V电源共地，24V电源的输出端子L+、M为其它设备混合供电可能导致地电位变化，从而造成共模电压超出允许范围。
所以EIA-485标准要求将各个RS485 接口的信号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等，消除地线环流！当带电插拔未隔离的连接电缆时，由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件，插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。
485应用电路
3.1 抗雷击和抗静电冲击RS-485接口芯片在使用、焊接或设备的运输途中都有可能受到静电的冲击而损坏。
在传输线架设于户外的使用场合，接口芯片乃至整个系统还有可能遭致雷电的袭击。
选用抗静电或抗雷击的芯片可有效避免此类损失，常见的芯片有MAX485E、MAX487E、MAX1487E等。
特别值得一提的是SN75LBC184，它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8kV的静电放电冲击，是目前市场上不可多得的一款产品。
3.2 限斜率驱动由于信号在传输过程中会产生电磁干扰和终端反射，使有效信号和无效信号在传输线上相互迭加，严重时会使通信无法正常进行。
为解决这一问题，某些芯片的驱动器设计成限斜率方式，使输出信号边沿不要过陡，以不致于在传输线上产生过多的高频分量，从而有效地扼制干扰的产生。
如MAX487、SN75LBC184等都具有此功能。
3.3 故障保护故障保护技术是近两年产生的，一些新的RS-485芯片都采用了此项技术，如SN75276、MAX3080~MAX3089。
什么是故障保护，为什么要有故障保护，如果没有故障保护会产生什么后果？众所周知，RS-485接口采用的是一种差分传输方式，各节点之间的通信都是通过一对（半双工）或两对（全双工）双绞线作为传输介质。
根据RS-485的标准规定，接收器的接收灵敏度为±200mV，即接收端的差分电压大于、等于+200 mV时，接收器输出为高电平；小于、等于-200mV时，接收器输出为低电平；介于±200mV之间时，接收器输出为不确定状态。
在总线空闲即传输线上所有节点都为接收状态以及在传输线开路或短路故障时，若不采取特殊措施，则接收器可能输出高电平也可能输出低电平。
一旦某个节点的接收器产生低电平就会使串行接收器（UART）找不到起始位，从而引起通信异常，解决此类问题的方法有两种：（1）使用带故障保护的芯片，它会在总线开路、短路和空闲情况下，使接收器的输出为高电平。
RS485总线应用与选型指南
RS485总线应用与选型指南一、RS485总线介绍RS485总线是一种常见的串行总线标准，采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力。
在一些要求通信距离为几十米到上千米的时候，RS485总线是一种应用最为广泛的总线。
而且在多节点的工作系统中也有着广泛的应用。
二、RS485总线典型电路介绍RS485电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。
隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等方面都有更出色的表现，但有一些场合也可以用非隔离型。
我们就先讲一下非隔离型的典型电路，非隔离型的电路非常简单，只需一个RS485芯片直接与MCU 的串行通讯口和一个I/O控制口连接就可以。
如图1所示：图1、典型485通信电路图（非隔离型）当然，上图并不是完整的485通信电路图，我们还需要在A线上加一个4.7K的上拉偏置电阻；在B线上加一个4.7K的下拉偏置电阻。
中间的R16是匹配电阻，一般是120Ω，当然这个具体要看你传输用的线缆。
（匹配电阻：485整个通讯系统中，为了系统的传输稳定性，我们一般会在第一个节点和最后一个节点加匹配电阻。
所以我们一般在设计的时候，会在每个节点都设置一个可跳线的120Ω电阻，至于用还是不用，由现场人员来设定。
当然，具体怎么区分第一个节点还是最后一个节点，还得有待现场的专家们来解答呵。
）TVS我们一般选用6.8V的，这个我们会在后面进一步的讲解。
RS-485标准定义信号阈值的上下限为±200mV。
即当A-B>200mV时，总线状态应表示为“1”；当A-B<-200mV时，总线状态应表示为“0”。
但当A-B在±200mV之间时，则总线状态为不确定，所以我们会在A、B线上面设上、下拉电阻，以尽量避免这种不确定状态。
三、隔离型RS485总线典型电路介绍在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。
虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于－7V时，接收器就再也无**常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。
光电隔离RS485典型电路
光电隔离RS485典型电路一、RS485总线介绍RS485总线是一种常见的串行总线标准，采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力。
在一些要求通信距离为几十米到上千米的时候，RS485总线是一种应用最为广泛的总线。
而且在多节点的工作系统中也有着广泛的应用。
二、RS485总线典型电路介绍RS485电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。
隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等方面都有更出色的表现，但有一些场合也可以用非隔离型。
我们就先讲一下非隔离型的典型电路，非隔离型的电路非常简单，只需一个RS485芯片直接与MCU的串行通讯口和一个I/O控制口连接就可以。
如图1所示：图1、典型485通信电路图（非隔离型）当然，上图并不是完整的485通信电路图，我们还需要在A线上加一个的上拉偏置电阻；在B线上加一个的下拉偏置电阻。
中间的R16是匹配电阻，一般是120Ω，当然这个具体要看你传输用的线缆。
（匹配电阻：485整个通讯系统中，为了系统的传输稳定性，我们一般会在第一个节点和最后一个节点加匹配电阻。
所以我们一般在设计的时候，会在每个节点都设置一个可跳线的120Ω电阻，至于用还是不用，由现场人员来设定。
当然，具体怎么区分第一个节点还是最后一个节点，还得有待现场的专家们来解答呵。
）TVS我们一般选用的，这个我们会在后面进一步的讲解。
RS-485标准定义信号阈值的上下限为±200mV。
即当A-B>200mV时，总线状态应表示为“1”；当A-B<-200mV时，总线状态应表示为“0”。
但当A-B在±200mV之间时，则总线状态为不确定，所以我们会在A、B线上面设上、下拉电阻，以尽量避免这种不确定状态。
三、隔离型RS485总线典型电路介绍在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。
虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于－7V时，接收器就再也无**常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。
RS485接口
RS-422与RS-485串行接口标准（1）平衡传输RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。
通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2V~6V，是另一个逻辑状态。
另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。
“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。
当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
（2）RS-422电气规定由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。
即一个主设备（MASTER），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。
RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。
RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mbps。
其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能达到最大传输距离。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。
RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。
在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。
终接电阻接在传输电缆的最远端。
（3）RS-485电气规定由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。
如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。
RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。
MAX485典型电路讲解
管脚的功能如下：
RO：接收器输出端。若A比B大200mV，RO为高；反之为低电平。
RE：接收器输出使能端。RE为低时，RO有效；为高时，RO呈高阻
状态。
DE：驱动器输出使能端。若DE＝1，驱动器输
出A和B有效；若DE＝0，则它们呈高阻态。若
驱动器输出有效，器件作为线驱动器用，反之
作为线接收器用。
DI：驱动器输入端。DI＝0，有A＝0，B＝1；
WR1： SETB SDA ；此位为 1，发送1
SETB SCL ；时钟脉冲变高电
NOP NOP CLR SCL
；时钟脉冲变低电
CLR SDA DJNZ R7，WLP
RET
(5)字节数据接收子程序
该子程序的功能是在时钟的高电平时数据已稳定，读入一位，经过8 个时钟从SDA线上读入一个字节数据，并将所读字节存于A和R6
当DI＝1，则A＝1，B＝0。
GND：接地。
A：同相接收器输入和同相驱动器输出。
B：反相接收器输入和反相驱动器输出。
图9.1 MAX485芯片的
VCC：电源端，一般接+5V。
DIP封装管脚图
MAX485典型的工作电路如图9.2所示，其中平衡电阻Rp 通常取100～300欧姆。MAX485的收发功能见表9.3。
单片机原理、接口及应用
内容提要
★ RS-485总线扩展 ★ IIC总线扩展接口及应用 ★ SPI总线扩展接口及应用
9.1 RS－485总线扩展
RS－485标准接口是单片机系统种常用的一种串行总线之 一。与RS－232C比较，其性能有许多改进，细节请见表9.1所示。
表9.1 RS－232C与RS－485性能比较
该子程序的入口条件是待发送的字节位于累加器ACC中。
RS-485_接口电路
RS-485 接口电路RS-485 接口电路的主要功能是：将来自微处理器的发送信号TX 通过“发送器”转换成通讯网络中的差分信号，也可以将通讯网络中的差分信号通过“接收器”转换成被微处理器接收的RX 信号。
任一时刻，RS-485 收发器只能够工作在“接收”或“发送”两种模式之一，因此，必须为RS-485 接口电路增加一个收/发逻辑控制电路。
另外，由于应用环境的各不相同，RS-485 接口电路的附加保护措施也是必须重点考虑的环节。
下面以选用SP485R 芯片为例，列出RS-485 接口电路中的几种常见电路，并加以说明。
1.基本RS-485 电路图1为一个经常被应用到的SP485R芯片的示范电路，可以被直接嵌入实际的RS-485应用电路中。
微处理器的标准串行口通过RXD 直接连接SP485R 芯片的RO 引脚，通过TXD直接连接SP485R 芯片的DI 引脚。
由微处理器输出的R/D 信号直接控制SP485R 芯片的发送器/接收器使能：R/D 信号为“1”，则SP485R 芯片的发送器有效，接收器禁止，此时微处理器可以向RS-485 总线发送数据字节；R/D 信号为“0”，则SP485R 芯片的发送器禁止，接收器有效，此时微处理器可以接收来自RS-485 总线的数据字节。
此电路中，任一时刻SP485R 芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1 个处于工作状态。
连接至A 引脚的上拉电阻R7、连接至B 引脚的下拉电阻R8 用于保证无连接的SP485R芯片处于空闲状态，提供网络失效保护，以提高RS-485 节点与网络的可靠性。
R7,R8,R9这三个电阻要根据实际应用而改变大小，特别在用120欧或更小终端电阻时，R9就不需要了，R7和R8应使用680欧电阻。
如果将SP485R 连接至微处理器80C51 芯片的UART 串口，则SP485R 芯片的RO 引脚不需要上拉；否则，需要根据实际情况考虑是否在RO 引脚增加1 个大约10K 的上拉电阻。
RS-485通讯接口与硬件电路
RS-485通讯接口与硬件电路1引言智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。
究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。
在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域，通常情况下是采用串口通信的方式进行数据交换。
随着工业应用通信越来越多，最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来采用的方式是RS232 接口，由于工业现场比较复杂，各种电气设备会在环境中产生比较多的电磁干扰，会导致信号传输错误。
除此之外，RS232 接口只能实现点对点通信，不具备联网功能，最大传输距离也只能达到十几米，不能满足远距离通信要求。
而RS485 则解决了这些问题，数据信号采用差分传输方式，可以有效的解决共模干扰问题，最大距离可达1200 米，并且允许多个收发设备接到同一条总线上。
2通信方式对于点对点之间的通信，按照消息传送的方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。
单工通信（Simplex Communication）是指消息只能单方向传输的工作方式。
在单工通信中，通信的信道是单向的，发送端与接收端也是固定的，即发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息。
半双工通信（Half-duplex Communication）可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。
全双工通信（Full duplex Communication）是指在通信的任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。
全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收数据。
3电气特性RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。
RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。
加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。
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典型接口电路EMC设计
一、以太网接口EMI设计
100M网口设计时必须设计Bob smith 电路：可以产生10dB的共模EMI衰减，为了更好的抑制共模信号通过线缆对外的辐射应注意下面几点：
1 、不用的RJ45管脚4 、5、7、8按下图的方法处理。
2 、物理芯片侧的变压器中心抽头需通过0.01uF－0.1uF的电容接地。
3 、物理芯片侧的差模电阻（收端）应等分为二（100分为两个49.9），中心点通过1000pF 电容接地。
以太网口Bob smith电路原理图
以82559为例说明网口设计PCB注意点，布局如下：
以太网口布局示意图
A、B要求尽量短，A不得超过1英寸，B可以根据实际情况放宽。
接口变压器PCB设计如下：
以太网口变压器布局示意图
布局要求：
PCB布局示意图
布线要求：
1、变压器下面全部掏空处理，其余隔离带的宽度大于100mil；
2、连接器与隔离变压器之间距离小于1000mil；
3、晶振距离接口变压器和板边大于1000mil；
4、灯线不要走到变压器下面，并且尽量不要与差分信号线同层走线，如果同层走线，需要与差分信号线相距30mil以上；
5、差分信号线与变压器输出侧的过孔距离大于40mil。
二、以太网口的防护设计
加防护电路的设计：
增加防护器件电路原理图
以上器件选型要求：
1、变压器要选用隔离耐压3000Vac要求的。
2、气体放电管尽量选用3端气体放电管，启动电压为90V的；
3、TVS管选用SLV2.8-4；
三、485接口电路设计
对于出户外的485端口,进行如下设计，采取气体放电管加TVS管加限流电阻组合方式。
选用90V陶瓷管（3R090）可承受10/700us，8KV雷击测试；64V固体管（P0640）只能承受10/700us，3KV雷击测试 。
TVS的选择为P6KE6.8CA ，去耦电阻选择为10Ω/1W 。