RS_485总线通讯可靠性设计措施
RS485总线集线器设计【文献综述】
毕业设计（论文）文献综述题目：RS485总线集线器设计专业：电子信息工程1前言在当今信息通讯高速发展的阶段，人们在充分享受网络给人类带来的喜悦。
随着网络的普及和发展，使得各种控制设备网络化成为可能。
自动化监控、安全防护、门禁考勤及工业自动化系统得到迅速普及和应用。
在工业控制设备之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485系统总线因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动测控等领域。
由于标准制定时间早，RS485总线应用广泛，特别在国内具有很强的影响力。
目前许多厂家生产的设备大多提供接口，并以此为标准。
例如许多集中式水表采集器、集中式电表生产厂家的产品都内置RS458芯片，提供信号输出接口。
现在新开发的各种产品，厂家还是习惯于沿用这种标准。
其次，与应用普遍且为计算机标准配置的接口的转换器或设备十分常见和通用，这更增加了总线的应用广泛性。
总线技术实现成本低廉，传输距离较远，通讯可靠，抗干扰能力强，可实现多点通一讯现在的通用技术已可以带到个节点。
另外，一标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议，因此较其它标准更具有灵活性。
在工业控制及测量领域较为常用的网络之一就是物理层采用RS-485通信接口所组成的工控设备网络。
由于RS-485具有物理连接方便、抗干扰能力强、传输距离远等特点,采用这种通信接口可以十分方便地将许多设备组成一个控制网络。
由于RS-485通信接口控制芯片的成本低廉且技术成熟,所以现在许多仪表生产厂商都可以开发出支持RS-485通信接口的仪表,并通过这个接口实现多个仪表的组网及数据上传功能。
对于RS-485通信接口的应用大体可分成以下三个方面:（1）特殊用途测量仪表。
由于现在的专用测量仪表已逐步智能化,其检测输出的信号不再是一个单一的值,采用通常的4~20mA的电流信号已不能满足数据传输的要求。
可编程控制器RS-485通信接口防护设计
可编程控制器RS-485通信接口防护设计侯金华;杨根科;琚长江;薛吉;江浩【摘要】阐述了可编程控制器的RS-485通信接口几种防护设计方法。
分析了国家标准,确定可编程控制器的RS-485抗干扰设计指标,提出了针对性的抗干扰设计,同时进行了搭接防护设计。
最后通过测试对设计进行了验证。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2014(000)024【总页数】4页(P38-41)【关键词】可编程控制器;RS-485;抗干扰;搭接防护【作者】侯金华;杨根科;琚长江;薛吉;江浩【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM764.2RS-485是工业控制系统最常用的一种现场总线,也是可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)产品最常见的通信接口。
工业现场充斥着各类干扰噪声,如静电、雷击(直接雷、感应雷)、高频电磁辐射、传导干扰等。
RS-485通信接口是PLC与其他设备的数据交换接口,对系统正常运行至关重要。
RS-485通信线缆一般走线很长,容易感应工业现场各类干扰信号,因此其抗干扰性能关系到PLC甚至整个控制系统的可靠性。
同时,在布线或运行过程中,由于接线错误或故障等原因,有一定概率会出现RS-485通信线与220/380 V电力线搭接的状况。
为确保PLC在此类状况下不出现损坏(排除故障后RS-485可正常通信),可提高产品容错能力及健壮性,为客户创造价值。
由PLC产品国家标准GB/T 15969.2—2008《PLC 第2部分:设备要求和测试》,根据电源配电、输入输出接线等因素将工厂环境划分为3个EMC抗干扰区[1]。
EMC抗干扰区域划分如图1所示。
3个EMC抗干扰区分别为A、B和C,干扰强度由弱到强。
其中,C区为工厂电网(通过专用变压器与公共电网隔离),第1级电涌保护和严酷的干扰耦合;B区为专用配电,第2级电涌保护和中等等级的耦合工业干扰;A区为本地配电，第3级保护,I/O阻抗限制和低等级耦合干扰。
TI---RS-485工业接口设计应用指南cn
RS-485工业接口设计应用指南作者：Thomas Kugelstadt 高级应用工程师 TI公司作为上世纪80年代早期批准的一个平衡传输标准，RS-485似乎已成为工业界永不过时的接口标准。
关于它的文献有很多，但对于很少接触接口设计的系统工程师而言，如此海量的文献就有些让人吃不消了。
本文旨在讨论RS-485标准的主要内容，为初接触它的设计师提供入门指南。
研究文末参考的一些附加应用笔记可进一步帮助设计师在最短的时间内完成一套可靠的数传设计。
RS-485标准的用途RS-485只定义了用于平衡多点传输线的驱动器和接收器的电特性，因此很多更高层标准都将其作为物理层引用。
网络拓扑总线节点以菊花链或总线拓扑方式联网。
(见图1)也就是说，每个节点都通过很短的线头连接到主线缆。
该接口总线通常设计为用于半双工传输，也就是说它只用一对信号线，驱动数据和接收数据只能在不同时刻出现在信号线上。
图1：RS-485总线结构(左)与半双工总线结构(右)。
这就需要通过方向控制信号(例如驱动器/接收器使能信号)控制节点操作的协议，以确保任何时刻总线上都只能有一个驱动器在活动，而必须避免多个驱动器同时访问总线导致总线竞争。
信号电平RS-485驱动器必需在54的负载上提供最小1.5V的差分输出，而RS-485接收器则必需能检测到最小为200mv的差分输入(见图2)。
这两个值为可靠数据传输提供了足够的裕度，即便信号经过线缆和连接器发生严重衰减时亦如此。
而稳健性正是RS-485适用于噪声环境的长距离联网的主要原因。
图2：RS-485规定的最小总线信号电平。
线缆类型在双绞线上传送差分信号为RS-485应用带来了很大好处。
这是因为外部噪声源产生的噪声总是等量耦合进两根信号线中，属于共模噪声，而这能在差分接收器的输入处就被抑制掉。
工业用RS-485线缆是特性阻抗为120和22AWG的塑封非屏蔽双绞线。
图3所示为一对用于半双工网络的UTP线缆的横截面。
RS485_在智能电表中的防雷设计
RS-485在多功能电能表中的防雷设计智能电表系统已经广泛地应用到工业和生活的领域。
在电表中使用自动抄表技术通过通信端口读取数据，而且大部分情况采用远程读数方式。
对于电表应用来说既安全又节省了时间和金钱。
实现该技术的关键是确保通信链路安全可靠。
由于RS-485标准具有长距离传输(1200米以上)，最大传输数率可以达到10Mbps，且高信号噪声印制。
同时，RS-485电路具有控制方便，成本低等优点，使多点连接成为可能。
因此，RS-485成为智能电表的标准通信接口。
但RS-485口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RS-485收发器工作电压较低（5V左右），其本身耐压也非常低（-7V~+12V），一旦过压引入，就会击穿损坏。
在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。
因此防雷击保护成为RS-485接口设计必须要考虑的。
通常，如图1所画，使用PPTC和TVS作为RS-485的防雷击保护图1：电表RS-485接口保护当雷击发生时，感应过电压由A/B线引入，经过PPTC，然后GDT作为初级共模防护，通常GDT可以承受10KA(8x20us)浪涌冲击。
之后残压已经大大降低到1KV以下，然后TVS作为二级保护进行共模/差模保护，到收发器的电压被钳制在12V以下，同时，通过A/B线上的上拉电压可以保证A/B线上的电压保持在高电平。
而实现对收发器的浪涌保护。
通常，对于4KV以下过电压，可以省去初级保护—--GDT。
单用TVS就能实现浪涌保护的要求。
当RS-485总线与电力线（例如220VAC）搭接短路时。
A/B线上的PPTC可以提供短路保护。
但这种传统方式有问题需要考虑1：GDT浪涌击穿电压较高，这就意味着后面的电阻值比较大。
这可能会影响传输距离减少2：TVS的漏电流较高，以SMBJ6.0CA来讲大致在800uA左右。
这样会影响点对点通讯的可靠性3：PPTC的响应速度较慢，因此在电力塔接时，可能会造成TVS被交流击穿因此综上所述，是否有更好的RS-485防雷保护方案呢？ 这里，我们提出了自己的一种方案来满足更高可靠性的要求众所周知，TVS 是半导体保护器件，具有响应速度快，可靠性高的优点。
便捷式RS-485通讯线接头在自动化控制系统中的应用
便捷式RS-485通讯线接头在自动化控制系统中的应用摘要：便捷式RS-485通讯线接头是一种在自动化控制系统中广泛应用的设备，它可以提供高效可靠的数据传输和通信连接。
本文将从RS-485通信技术、便捷式RS-485通讯线接头的重要性、设计与实现以及在自动化控制系统中的应用等方面进行详细阐述，旨在为读者提供全面的了解和应用指南。
关键词：RS-485通讯线接头；自动化控制系统；应用一、引言随着自动化控制系统的广泛应用，数据通信在工业、楼宇和环境监测等领域变得越来越重要。
RS-485通信技术作为一种可靠的工业标准通信协议，在这些领域中得到了广泛的应用。
本文将重点介绍便捷式RS-485通讯线接头在自动化控制系统中的应用，包括其原理、设计与实现以及在不同领域的具体应用。
二、RS-485通信原理和特点RS-485通信协议采用差分信号传输方式，即使用两根信号线进行传输，一根是正向的信号线，另一根是反向的信号线。
这种差分信号传输方式可以有效地抵消电磁干扰和串扰噪声，提高通信的稳定性和可靠性。
RS-485通信协议的特点有以下几个方面：高速率：RS-485通信协议支持的通信速率高达10Mbps，可以满足大部分自动化控制系统对通信速率的要求。
长距离传输：RS-485通信协议支持的传输距离可以达到1200米，而且距离越远，传输速率越低。
这种长距离传输的能力使得RS-485通信协议在大型自动化控制系统中得到了广泛应用。
多节点通信：RS-485通信协议支持多个节点同时进行通信，最多可以支持32个节点。
这种多节点的通信能力使得RS-485通信协议更适用于多设备之间的通信，如自动化控制系统中的PLC与HMI之间的通信[1]。
三、便捷式RS-485通信线接头在自动化控制系统中的重要性抗干扰素力强：在自动化控制系统中，往往存在大量的电磁干扰源，如电机、继电器等。
传统的RS-232通信线接头对电磁干扰较为敏感，易于出现通信错误。
而RS-485通信线接头具有较强的抗干扰素力，能够有效减少外界干扰对通信的影响。
基于TMS320F2812的RS485通信系统设计
第2期Si m ul at i on research on speed adj ust i ng val ve cont rol l ed synchronous l i f t i ng syst em based on A m esi mW EI H ai t ao 1,2,W EI H ai f eng 3,ZH A N G X i aol i 1,M A Zhi gang 1,W A N G Shengj i n 1,2,Y A N G Zhi huai1,2(nz hou LS G r oup Co.,Lt d.Ener gy Equi pm ent R es ear ch I ns t i t ut e,Lanz hou 730314,G ans u Chi na;nz hou LS Ener gy Equi pm ent Engi neer i ng R es ear ch I ns t i t ut e Co.,Lt d.,Lanz hou 730314,G ans u Chi na;nz hou LS Pet r ol eum Equi pm ent Engi neer i ng Co.,Lt d.,Lanz hou 730314,G ans u Chi na )A bs t ract :The l i f t i ng s ys t em of s om e cer t ai n hi gh l egged vehi cl e r equi r es t he vehi cl e body t o achi eve s m oot hl i f t i ng and ens ur e s ynchr onous l i f t i ng.O t her wi s e,i t m ay cause dam age t o t he vehi cl e body or hydr aul i c cyl i n-der ,and even caus e ser i ous dam age t o t he over al l s t r uct ur e of t he hi gh l egged vehi cl e due t o t he unevennes s of t he vehi cl e body.H owever ,due t o t he f act t hat t he cent er of gr avi t y of t he vehi cl e body i s l ocat ed at t he l ef t r ear of t he vehi cl e body,and t he l oads on t he f our l i f t i ng cyl i nder s ar e not equal .I n or der t o ens ur e t he s ynchr oni z at i on of t he vehi cl e body l i f t i ng and l ower i ng,t he s i m ul at i on m odel s f or t he i nl et t hr ot t l e s peed ad-j us t i ng ci r cui t and out l et t hr ot t l e s peed adj us t i ng ci r cui t of t he l i f t i ng s yst em speed adj us t i ng val ve have been es t abl i s hed on t he bas i s of A m esi m si m ul at i on s of t war e i n t he t ext ,as wel l as t he i nl et t hr ot t l e s peed cont r ol ci r cui t of t he r i si ng s peed adj us t i ng val ve and t he out l et t hr ot t l e s peed cont r ol ci r cui t of t he des cendi ng s peed adj us t i ng val ve.The s t abi l i t y of pr es s ur e and speed as wel l as t he s ynchr oni ci t y of t he l i f t i ng and l ower i ng of t he hi gh l egged vehi cl e of t he t hr ee ci r cui t s have been com par ed and anal yz ed under di f f er ent l oadi ng of f our cyl i nder s.The r es ul t s s how t hat t he l i f t i ng s ys t em by us i ng of a s peed adj us t i ng val ve and r ect i f i er boar d,whi ch us es t he i nl et t hr ot t l e s peed cont r ol of t he s peed adj ust i ng val ve f or as cendi ng and t he out l et t hr ot t l e s peed cont r ol ci r cui t of t he s peed adj us t i ng val ve f or des cendi ng,has s t abl e pr es sur e and s peed,as wel l as good l i f t i ng s ynchr oni z at i on per f or m ance,pr ovi di ng a bas i s f or t he des i gn of t he s ynchr oni z at i on s ys t em.K ey w ords :Li f t i ng sys t em ;Synchr oni ci t y;Si m ul at i on;Speed adj us t i ng val ve;R ect i f i er boar d工业自动化控制实时数据传输系统是目前工业智能化发展的一个重要领域。
利用3.3V供电的RS485接口实现远距离数据通信
利用3.3V供电的RS485接口实现远距离数据通信
在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中，通常使用串行通讯方式进行数据交换。
最初的RS232 接口，由于外界应用环境等因素，经常因电气干扰而导致信号传输错误。
除此之外，RS232 接口只能实现点对点的通信方式，不具备联网功能，而且其最大传输距离仅有15 米，不能满足远距离通讯要求。
RS485 则解决了这些问题，数据信号采用差分传输方式，最大传输距离约为1219 米，允许多个发送器连接到同一条总线上。
考虑到节能、低功耗等原因，系统电压由传统的5V 转为3.3V，因此3.3V 供电的RS485 接口应运而生。
二、RS-485 标准概述
RS-485 数据信号采用差分传输方式，收、发端通过平衡双绞线将A-A 与B- B 对应相连。
当线路A 高于线路B 电平(VA-VB> +200mV)时，接收端输出为逻辑高电平（RO=1）；当线路A 低于线路B 电平(VA-VB
图1：总线差模电压
三、低压RS-485 网络电路的设计要点
1、共模干扰
RS-485 接口采用差分方式传输信号，一般收发器能够承受的共模电压范围为-7V 至+12V，一旦共模电压超出此范围，将会影响通信的可靠性，甚至损坏接口。
由于每个系统都会有独立的地回路，在远距离通信条件下，系统间的地电位差VGPD 将会很大。
发送器的输出共模电压为VOC,那么接收器输入端的共模电压VCM=VOC+VGPD，RS-485 标准规定VOC 小于等于3V，但VGPD 的幅度可达十几伏甚至数十伏，并可能伴有强干扰信号，导致接收器的共模输入VCM 超出正常范围，并在信号线上产生干扰电流。
解决此类问题的方法是：。
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无极接线超长距离通讯解决方案.docx
超长距离通讯解决方案RS485无极性接线i< 介.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，它便用对双绞线,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+2二6v,是一个逻辑状态，负电平吿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”瑞,而在rs・422 中这是町用町不用的.“使能”端是用「•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. 发送驱动器处丁高阻状态，称作“第三态”,即它是有别于逻辑“I”与“0”的第三态。
由T- rs-485是从rs-422基础匕发展而来的，所以rs-185许多电气规定与rs-422相仿.如祁采用平術传输方式、都盅耍在传输线上接终接电阻等。
rs-485以釆用•线与四线方式，•线制町实现貞止的篡点双向通信.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，因哉具有抑制共模「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，故传输信号能金千米以外得到恢复.rs-185采用半双工T•作方式，任何时候只能冇一点处丁发送状态,因此,发送电路须111使能信号加以控制.rs ・485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。
应用rs-485可以联网构成分布式系统，梵允许用多并联32台驱动器和32台接收器.rs-185*7 rs-122的不同还£「其共模输出电压是不同的.rs-4851^-7v至+12v Z间.而rs-422在・7v至+7v Z间；rs・485满足所冇rsT22的规范，所以rs-185的驱动器可以用在rs-422网络中应用.rs-485与rsT22—样.英最大传输距谢约为1219来.砂人化綸速率为10mbps.半衡収姣线的K度与传输迹率成反比.在100khp«速*•以卜I 才可能使用规定帰K的电缆氏度•只冇在很短的距离下才能获紂最高速率传输。
采用ADM2483的隔离RS-485中继器设计
采用ADM2483的隔离RS485中继器设计一、ADM2483芯片特点1. 高性能电气隔离：ADM2483采用先进的隔离技术，实现了高达5000Vrms的隔离电压，有效防止地环路干扰，保障通信系统的稳定运行。
2. 符合RS485标准：ADM2483完全符合RS485通信协议，支持最高10Mbps的数据传输速率，满足各种应用场景的需求。
3. 低功耗设计：ADM2483具有低功耗特性，静态功耗仅为 2.5mA，有助于延长设备的使用寿命。
4. 独立电源：ADM2483具备独立的电源输入，可适应多种电源电压，方便在不同环境下使用。
5. 抗干扰能力强：ADM2483内置瞬态电压抑制器，有效抵御静电、雷击等干扰，保障通信的可靠性。
二、隔离RS485中继器设计方案1. 硬件设计（1）电源部分：为ADM2483提供独立的电源输入，确保隔离效果。
可采用线性电源或开关电源方案，根据实际需求选择合适的电源电压。
（2）RS485接口设计：采用ADM2483的差分信号输入输出，分别连接至RS485网络的A、B两线。
为提高抗干扰能力，可在接口处添加TVS 二极管进行防护。
（3）外围电路：根据实际需求，添加必要的滤波、保护电路，提高整体设计的可靠性。
2. 软件设计（1）初始化配置：在系统上电后，对ADM2483进行初始化配置，包括波特率、数据位、停止位等参数设置。
（2）数据接收与发送：编写中断服务程序，实现RS485数据的接收与发送。
在接收到数据时，先进行CRC校验，确保数据正确无误后，再进行转发。
（3）故障检测与处理：实时监测ADM2483的工作状态，一旦发现异常，立即进行故障报警，并采取相应措施保障通信的稳定性。
三、系统测试与优化1. 系统稳定性测试2. 抗干扰性能测试针对不同的干扰源，如电源波动、电磁辐射等，我们对中继器进行了抗干扰性能测试。
测试结果显示，ADM2483的内置保护措施有效抵御了各类干扰，保障了通信的可靠性。