485通信防雷击浪涌方案
施耐德PLC的RS485远距离隔离通信方案
施耐德PLC的RS485远距离隔离通信方案为保证RS485口在待机或故障时接收到逻辑“1”而避免产生误动作，施耐德TSX系列PLC（如Micro、Quantum、Premium、Neza等）的TER和AUX通信口（RS485）上均设置了总线偏置电阻，这样一来当联网的PLC较多时会造成总线电平无法翻转，使得通信距离和可联网的PLC大为减少。
采用直接联网虽然是最经济的方案，但存在以下缺点：1、当距离超过500米时，需增加RS485中继器来延长通信距离，而中继器需要供电，这对于有些无供电条件的场合，如野外、油田、海底等将带来很大麻烦。
2、整个通信网络是非隔离的，抗干扰能力较差，特别是当网络上连接有变频器通信时容易造成误码和死机。
3、由于通信网络是非隔离的，当有雷电或其它较强的瞬变电压干扰作用于网络上时势必造成网络上的全部PLC损坏，带来重大的损失！4、PLC的TER和AUX口均为MD8F园形插座，不便于接线。
采用德阳四星电子研制FSACC01隔离器或CAN-485G远程驱动器可以很好的解决以上问题：一、采用FSACC01隔离器：通过在每台PLC的通信口（TER口）安装FSACC01隔离器，如下图所示的主从式RS485网络，无中继器时可实现最大通信距离为2公里（9600bps时），19200bps波特率时通信距离可达1.2公里，如需传送更远距离可在总线中加装RS485中继器（型号：E485GA），FSACC01的通信速率为0～250Kbps自动适应。
FSACC01隔离器具有防雷击和浪涌保护电路！使用FSACC01后并不需对原有软件作任何修改。
通信线选截面积为0.5mm2以上的双绞线，将RS232/RS485隔离转换器FS-485G上的设置开关K1拨到“485”选择RS485模式，K2拨到“R”接入120欧终端电阻；将总线末端FSACC01上的终端电阻设置开关S2拨到“R”，接入120欧终端电阻，其它站点的终端电阻设置开关S2拨到“OFF”。
485总线稳定性解决方法
485总线稳定性解决方法485总线稳定性解决方法一、关于485总线的几个概念:1、485总线的通讯距离可以达到1200米。
根据485总线结构理论，在理想环境的前提下，485总线传输距离可以达到1200米。
其条件是通讯线材优质达标，波特率为9600，只负载一台485设备，才能使得通讯距离达到1200米，所以通常485总线实际的稳定的通讯距离往往达不到1200米。
如果负载485设备多，线材阻抗不合乎标准，线径过细，转换器品质不良，设备防雷保护复杂和波特率的提高等等因素都会降低通讯距离。
2、485总线可以带128台设备进行通讯。
其实并不是所有485转换器都能够带128台设备的，要根据485转换器内芯片的型号和485设备芯片的型号来判断，只能按照指标较低的芯片来确定其负载能力。
一般485芯片负载能力有三个级别――32台、128台和256台。
此外理论上的.标称往往实际上是达不到的，通讯距离越长、波特率越高、线径越细、线材质量越差、转换器品质越差、转换器电能供应不足(无源转换器)、防雷保护越强，这些都会降低真实负载数量。
3、485总线是一种最简单、最稳定、最成熟的工业总线结构这种概念是错误的。
485总线是一种用于设备联网的、经济型的、传统的工业总线方式。
其通讯质量需要根据施工经验进行调试和测试采可以得到保证。
485总线虽然简单，但也必须严格按照安装施工规范进行布线。
二、必须严格按照施工规范施工在485总线系统施工时必须严格按照施工规范施工，特别应注意下面几点。
1、485+和485－数据线一定要互为双绞。
2、布线一定要布多股屏蔽双绞线。
多股是为了备用，屏蔽是为了便于出现特殊情况时调试，双绞是因为485通讯采用差模通讯原理，双绞的抗干扰性较好。
不采用双绞线是错误的。
3、485总线一定要用手牵手式的总线结构，坚决避免星型连接和分叉连接。
4、设备供电的交流电及机箱一定要真实接地，而且接地良好。
有很多地方表面上有三角插座，其实根本没有接地，接地良好可以防止设备被雷击、浪涌冲击。
UT-1204 四口RS-485集线器（ ） HUB 产品说明书
一、产品概述：
UT-1204 是一款专为解决复杂电磁场环境下 RS-485 大系统要求而设计的 RS-485总 线 分 割 集 线 器(HUB)。该 产品支持传输速率最高达115.2KBPS，为了保证数据通讯 的安全可靠，RS-485接口端采用光电隔离技术，防止雷击 浪涌引入转换器及设备 ，内置的 光 电 隔 离 器 及 600W 浪 涌保护电路 ，能够提供2500V 的隔离电压，可以有效地抑 制闪电(Lighting)和ESD，同时可以有效的防止雷击和共地干 扰，供电采用外接开关电源供电，安全可靠，非常适合户外 工程应用。
接收( RD )、故障( E1-E4 ) 6、隔离度：隔离电压2500VRMS 500VDC连续DC/DC模块 7、传输速率：115.2K-300BPS 8、保护等级：RS-232接口±15KV ESD保护 RS-485 接口
每线 600W 的雷击浪涌保护 9、传输距离：0-5公里 （115,200-300BPS） 10、尺寸： 90mmX69mmx23mm 11、使用环境：-25C到70C，相对湿度为5%到95%
OUTPUT口 1-口 4 发送至 INPUT 口 E1-E4——口 1-口 4 故障警告指示灯，常亮时表示对应口1
-口4 所连接的RS-485接口设备出现短路或信号 反接的情况，E1 灯与口 1 对应，E4灯与口 4 对 应，用户可根据该故障警告指示灯判断出故障 端口及其相连的故障设备。
四、电气接口及其定义：
七、电源及防雷保护
UT -1204 采用外部小型的开关电源供电，规格为 5V/1A， 用 户 切 莫 随 便 使 用 其 它 未 经 压 稳 的 电 源，以免损坏产品 。
浪涌保护(1)
PEPPERL + FUCHS 为了您的工厂更安全灾害性的雷雨气候在气候性自然灾害中，雷电灾害的发生比洪水、地震、龙卷风更为频繁。
亚太地区是全世界雷雨气候发生比较频繁的地区。
在亚太地区，每年带有雷电灾害性的雷雨气候的平均发生次数为：中国印尼、马来西亚新加坡泰国菲律宾印度190-260 180-260 160-220 90-200 90-140 50-150中国地域辽阔，雷电灾害性的雷雨气候主要分布在华南地区和长江流域。
过去，人们通常只关注陆地上的雷电灾害。
但随着海洋石油工业的发展，渤海、东海、南海、北部湾、台湾海峡发生的雷雨气候也开始对人类活动造成直接危害。
外部雷电防护和内部雷电防护为保护建筑物在遭雷电直接打击时避免损坏，人们利用避雷针、避雷网、空气端子等外部防雷设备将雷击电流按照预先设计的通路引至大地。
但是，即便有了完善的外部防雷措施，经常只有约 50%的雷电能量直接进入大地。
其余约 50%的雷电能量将以各种方式传入建筑物中的导体，如电缆和金属管道。
为实施内部雷电防护，一方面建筑物内的所有金属管道必须实现等电位接地，另一方面必须采用避雷栅和浪涌保护器保护建筑物内电缆所连接的电气和电子设备。
Pepperl+Fuchs 公司致力于为工厂提供先进的避雷栅和浪涌保护器，保护工厂内的电气和电子设备，尤其是过程控制系统。
雷电通过电缆对室内电气和电子设备的危害雷电是如何通过电缆危害到建筑物内的电气和电子设备的呢？1）电阻耦合效应如右图所示，雷击导致附近的地电势急剧升高。
靠近雷击点的建筑物和远离雷击点的建筑物之间产生地电势差。
如果两座建筑物内的电气和电子设备之间有连接电缆，通常电缆的电阻又小于土壤的电阻，于是雷击能量就总是试图以浪涌电流的形式通过两个建筑物之间的电缆从高地电势区流向低地电势区。
从而损坏建筑物内的电气和电子设备。
2） 电感/电容耦合效应如右图所示，雷击将使建筑 物外部防雷设备的导体中产生瞬 间巨大的电流和电势。
485集线器说明
TS-8514/TS-485H4实现一路RS-232/RS-485与4路RS-485的高速光电隔离转换，支持远程通信（大于1.5Km）和多机通信（128×4节点）。
TS-8514/TS-485H4是一款专为解决复杂电磁场环境下大系统要求而设计的总线分割集线器。
本集线器可用于实现RS-232与RS-485转换，也可用于增强RS-485的带负载能力和通信距离。
用户可以轻易改善总线结构，分割网段，提高通信可靠性。
当雷击或者设备故障产生时，出现问题的网段将被隔离，以确保其他网段的正常工作。
产品支持传输速率最高达115200bps，为了保证数据通讯的安全可靠，接口端采用光电隔离技术，防止雷击浪涌引入转换器及设备，内置的光电隔离器及600W浪涌保护电路，能够提供的2500V隔离电压，可以有效地抑制闪电和ESD（静电保护），同时可以有效的防止雷击和共地干扰。
供电采用外接开关电源5V供电或9～30V供电，内部电源有防反接电路和1000V电源隔离，安全可靠，非常适合工业控制应用。
已在油田、水利、安防、电力等行业获大规模使用。
◆解决RS-485总线连接中的星型连接问题。
◆主端口RS-232/RS-485可选◆两端信号保持光电隔离◆全面容错机制，一路从节点损坏不影响其他节点通信◆支持512节点轮询网络结构◆工业级设计，优选进口元器件；◆RS-232符合EIA-232-E标准；RS-485符合TIA/EIA-485-A标准。
二、性能和参数通讯速率300～115,200bps通讯距离RS-485侧通讯距离1.5KmRS-232通讯距离15m 最大节点数4×128节点信号隔离电压2500V电源隔离1000V保护动作容量600W/ms静电保护电压15KV工作电压DC5V或DC9-30V（产品的标准配件里不含电源）工作电流DC24V/20mA ；DC5V/45mA重量132g（带端子带卡轨）尺寸大小126mm×72mm×34mm 工作温度-45℃～+85℃。
UT-1208八口RS-485集线器(HUB)产品说明书
RS-232
主控机
或
RS-485总线
1
口1
2
3 I/PRS-232 口
4 5
I/PRS-485 口
口2
( UT-1208 )
口3
口4
口5
口6
口7
RS-485设备 A RS-485设备 B RS-485设备 C RS-485设备 D RS-485设备 E RS-485设备 F RS-485设备 G
RS-485总线
口1
1
2
3 4
I/PRS-485 口 口2
5
( UT-1208 )
口3
口4 口5
口6
口7
口8
RS-485设备 A RS-485设备 B RS-485设备 C RS-485设备 D RS-485设备 E RS-485设备 F RS-485设备 G RS-485设备 H
4
3、 主控机串口 （RS-232C）至多个高可靠性的 RS-485接口 的应用。或 已 有 RS-485总 线 扩 展 至 多 个 高 可 靠 性 的RS-485 接 口的应用， 在RS-485总线上可同时并连128个RS-485集线器。
二、性能参数：
1、接口特性：接口兼容 EIA/TIA 的RS-232C、RS-485 标准
1
2、电气接口：RS-232C 接口为 5PIN接线端子1-3脚 RS-485 接口为 5PIN接线端子4-5脚
3、传输介质：双绞线或屏蔽线 4、工作方式：异步半双工 ５、信号指示：十一个信号指示灯电源（ＰＷＲ）、发送
三、产品面板及信号指示：
UT-1208的前面板共有11个指示灯，后面板有 1 个 5PIN接线端子为RS-485、 RS-232输入端， 8个 3PIN接线端子共八个口为光电隔离输出端。
隔离器RS485总线通讯系统干扰问题以及解决方式
隔离器RS485总线通讯系统干扰问题以及解决方式一、关于485总线的几个概念:1、485总线的通讯距离可以达到1200米。
根据485总线结构理论，在理想环境的前提下，485总线传输距离可以达到1200米。
其条件是通讯线材优质达标，波特率为9600，只负载一台485设备，才能使得通讯距离达到1200米，所以通常485总线实际的稳定的通讯距离往往达不到1200米。
如果负载485设备多，线材阻抗不合乎标准，线径过细，转换器品质不良，设备防雷保护复杂和波特率的提高等等因素都会降低通讯距离。
2、485总线可以带128台设备进行通讯。
其实并不是所有485转换器都能够带128台设备的，要根据485转换器内芯片的型号和485设备芯片的型号来判断，只能按照指标较低的芯片来确定其负载能力。
一般485芯片负载能力有三个级别――32台、128台和256台。
此外理论上的标称往往实际上是达不到的，通讯距离越长、波特率越高、线径越细、线材质量越差、转换器品质越差、转换器电能供应不足(无源转换器)、防雷保护越强，这些都会降低真实负载数量。
3、485总线是一种最简单、最稳定、最成熟的工业总线结构这种概念是错误的。
485总线是一种用于设备联网的、经济型的、传统的工业总线方式。
其通讯质量需要根据施工经验进行调试和测试采可以得到保证。
485总线虽然简单，但也必须严格按照安装施工规范进行布线。
二、必须严格按照施工规范施工在485总线系统施工时必须严格按照施工规范施工，特别应注意下面几点。
1、485+和485－数据线一定要互为双绞。
2、布线一定要布多股屏蔽双绞线。
多股是为了备用，屏蔽是为了便于出现特殊情况时调试，双绞是因为485通讯采用差模通讯原理，双绞的抗干扰性较好。
不采用双绞线是错误的。
3、485总线一定要用手牵手式的总线结构，坚决避免星型连接和分叉连接。
4、设备供电的交流电及机箱一定要真实接地，而且接地良好。
有很多地方表面上有三角插座，其实根本没有接地，接地良好可以防止设备被雷击、浪涌冲击。
RS485超长距离无极性接线通讯解决方案
115.2KBPS 到 300M 19.2KBPS 到 10KM 9600BPS 到 20KM 4800BPS 到40KM 4、 总线负载： 总线上可挂接32个设备 5、 工作模式： 异步半双工（RS485) 6、 浪涌保护： RS485每线都具有600W 雷击、浪涌保护 7、 电气接口： RS232为 DB9孔 ， RS485为接线端子，接线方式：无极性接线 电源为接线端子 8、 工作温度：-20°C--85°C 9、 工作湿度：5-- 95%
• PWR 指示灯：当接上电源后，红色 PWR 灯点亮，代表转换器供电正常。 • TXD/RXD 指示灯：当有数据收、发时，绿色 RXD、TXD 灯会根据数据频率闪烁。
工业级 CAN 至 RS-485光电隔离转换器
概述：
XRDD-CAN485G 是一款专为工业设计的带隔离的 CAN 与 RS-485双向转换器,它可以延长 CAN 的传输距离，而且通过485总线可以轻松把多个串口或485设备连成一个网络。由于该产品内部带 有光电隔离和浪涌保护模块，可以有效的保护接口不被雷击或强电磁信号损坏。
产品参数：
1、 传输速率： 300---115200 bps
2、 传输距离： 115.2KBPS 到 300M 19.2KBPS 到 10KM 9600BPS 到 20KM 4800BPS 到40KM
3、 总线负载： 总线上可挂接32个设备
4、 工作温度：-20°C--85°C 5、 工作湿度：5-- 95% 6、 电源输入：输入电压：+5V 直流电源 7、 体积：25*25*15 (mm)
应用领域：
工业自动化控制系统、远程抄表系统、远程计算机监控系统、门禁系统、考勤管理系统、消费系 统、停车场系统、自助银行系统、公共汽车收费系统、公路收费站系统等
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
RS485数据总线雷击过压防浪涌保护方案
2008-11-08 15:45:51| 分类：串口系列| 标签：|字号大中小订阅
1、RS485 总线的应用领域：
工业控制，DCS，数据采集系统
高速公路收费系统
过程控制及制造
电力系统采集与控制系统
远程终端互连
2、雷击过压防护的必要性：
由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。
而RS485收发器工作电压较低（5V左右），其本身耐压非常低（-7~+12V），一旦过压引入，就会击穿损坏芯片。
还有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的
现象。
3、防护方法及原理图：
以上为RS485总线的两级防护电路图。
当雷击发生时，感应过电压由两端引入，G2与G3进行共模防护，G1进行差模防护，此时过电压被大大削弱到约500V左右，在经过电阻R1、R2限浪，TVS1/2二次限压后，到收发器的电压被箝制在6.8V左右，从而实现对收器的保护。
4、方案选择与对比
该方案中的线绕电阻选择为10Ω/1W,价格低廉，效果不错；PTC则可以采用10Ω左右，100~200MA，耐压250V以上的自恢复保险丝。
TVS1/2选择根据芯片的工作电压与耐压决定，一般略高于芯片最高工作电压，可以6.8V-10V之间选择。
问：过压防护标准的依据是什么？
IEC6100-4-5，ITU-T K20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。
其通信线路的最高测试标准为10/700μS,4KV。
10/700μS为通信线路中感应出的雷电压波形，表示从零值上升至峰为时间为10ms , 下降至峰值的一半为700μS。
问：雷击过压防护的接地要求？
雷击浪涌防护除了需要选择优质的防护器件，进行良好的电路板设计，接地也是其最重要的要求。
一般防雷地都必要可靠的连接至大地，且接地电阻不能超过10欧，可靠的接地可以大大提高防护效果，而不良的接地也会大大削弱防护效果。
问：为了降低成本及体积，可不可以只采用一级防护？
不好，能承受大能量雷击的器件不可能一次将雷击电压钳制到芯片可以承受的水平，TVS虽然可以将雷击电压一次钳制到芯片可在承受的水平，但是
不能承受大的雷击能量，因此必须两级防护。
问：RS232，RS422的防护与RS485有何区别？
防护方法完全相同。
只是根据其工作电压的不同，精细保护器件TVS的电压参数应选择不同。
如RS232最大工作电压为15V，则TVS选择为P6KE18CA 或贴片SMBJ15CA，RS422最大工作电压为12V，则TVS选择为P6KE15CA或贴片SMBJ12CA
RS485口较常见的损坏情况如下：
●R1或R2被烧断，(10Ω/1W的电阻根本就不能承受雷击测试.)TV1、TV2和485芯片完好。
这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、会将
其烧断。
●485芯片损坏(YS301..等300V放电管起不到任何保护作用)R1、R2和TV1、TV2完好。
这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于TV1、
TV2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。
●TV1或TV2、485芯片损坏，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TV1或TV2和485芯片击穿，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485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，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。
连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入，总线上连接的设备站点数越多，产生瞬态过电压的因素也越多。
当通信线路较长或有室外架空线时，雷电必然会在线路上造成过电压，其能量往往是巨大的。
解决办法：
●应将瞬态抑制二极管靠近接口，限流(匹配)电阻靠近芯片。
●选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片。
●采用响应速度更快、承受瞬态功率更大的新型保护器件TVS或陶瓷浪涌吸收器，如LT-BS0080MS的,2KV 10/700uS，宽频优化保护器
LT-B3D420L则可抗击5KA以上大电流冲击。
●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如K250-120，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通信，当受到浪涌冲击时，大电流流
过PTC和保护器件TVS，PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流迅速减小。