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RS485 ASTP-120Ω-2*1.0鎧裝通訊電纜

RS485總線布線規范

1, 阻抗不連續

信號在傳輸過程中如果遇到阻抗突變,信號在這個地方就會引起反射,這種信號反射的原理,與光從一種媒質進入另一種媒質要引起反射是相似的。消除這種反射的方法,就是盡量保持傳輸線阻抗連續,實際工程中在電纜線的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻的原理就是為了減小信號反射。

從理論上分析,在傳輸電纜的末端只要跨接了與電纜特性阻抗相匹配的終端電阻,就能有效的減少信號反射。但是,在實現應用中,由于傳輸電纜的特性阻抗與通訊波特率等應用環境有關,特性阻抗不可能與終端電阻完全相等,因此或多或少的信號反射還會存在。信號反射對數據傳輸的影響,歸根結底是因為反射信號觸發了接收器輸入端的比較器,使接收器收到了錯誤的信號,導致CRC校驗錯誤或整個數據幀錯誤。這種情況是無法改變的,只有盡量去避免它。

2,RS-485接地問題

僅僅用一對雙絞線將各個接口的A,B端連接起來,而不對RS-485通信鏈路的信號接地,在某些情況下也可以工作,但給系統埋下了隱患。RS-485接口采用差分方式傳輸信號并不需要對于某個參照點來檢測信號系統,只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但應該注意的是收發器只有在共模電壓不超出一定范圍（-7V至 12V）的條件下才能正常工作。當共模電壓超出此范圍,就會影響通信的可靠直至損壞接口。如圖1所示,當發送器A向接收器B發送數據時,發送器A的輸出共模電壓為VOS,由于兩個系統具有各自獨立的接地系統存在著地電位差VGPD,那么接收器輸入端的共模電壓就會達到VCM=VOS VGPD。RS-485標準規定VOS≤3V,但VGPD可能會有很大幅度（十幾伏甚至數十伏）,并可能伴有強干擾信號致使接收器共模輸入VCM超出正常圍,在信號線上產生干擾電流輕則影響正常通信,重則損壞設備。

3,RS-485的總線結構及傳輸距離

RS-485支持半雙工或全雙工模式。網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構不支持環形或星形網絡,較好采用一條總線將各個節點串接起來。從總線到每個節點的引出線長度應盡量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響較低。在使用RS485接口時,對于特定的傳輸線經,從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的較大電纜長度是數據信號速率的函數,這個長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。當數據信號速率降低到90Kbit/S以下時,假定較大允許的信號損失為6dBV時,則電纜長度被限制在1200M。實際上,在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。當使用不同線徑的電纜。則取得的較大電纜長度是不相同的。

1.4 RS485 總線缺點
● RS485 總線的通訊容量較少,理論上較多僅容許接入32 個設備,不適于以樓宇為結點
的多用戶容量要求。
● RS485 總線的通訊速率低,常用波特率為9600bps。而且其速率與通訊距離有直接關系,
當達到數百米以上通訊距離時,其可靠通訊速率<1200bps。
● RS485 芯片功耗較大,靜態功耗達到2-3mA,工作電流（發送）達到20mA,若加上偏置電阻及終端電阻,工作電流會更大。增加了線路電壓降,不利于遠程布線。
● RS485 總線構成的網絡只能以串行布線,不能構成星形等任意分支。串行布線對于小區實際布線設計及施工造成很大難度,不遵循串行布線規則又將大大降低通訊的穩定性。
● RS485 總線自身的電氣性能決定了其在實際工程應用中穩定性較差,在多節點,長距離
場合需對網絡進行阻抗匹配等調試,增添工程復雜性。
● RS485 總線通常不帶隔離,當網絡上某一節點出現故障會導致系統整體或局部的癱瘓,
而且又難以判斷其故障位置。
● RS485 總線采用主機輪詢方式,這樣會造成以下的弊端：
1） 通信的吞吐量較低,不適用于通信量要求較大（或平均通信量較低,但呈突發式的）
場合。
2） 系統較大時,實時性較差。
3） 主機不停地輪詢各從機,每個從機都必須對主機的所有查詢作出分析,以決定是否回應主機,勢必增加各從機的系統開銷。
4） 當從機之間需要進行通信時,必須通過主機,增加了從機間通信的難度及主機負擔。
● RS485 總線長距離傳輸(1200 米以上)時一般暴露于戶外,極易因為雷擊等原因引入過電壓。RS485 收發器工作電壓較低（5V 左右）,其本身耐壓也非常低（-7V~ 12V）,一旦
過壓引入,就會擊穿損壞。通信節點受損后無法恢復,因此必須采取多種措施加以保護。

1.5 RS485 總線安裝布線注意事項
● 采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節點串接起來,從總線到每個節點的引出線長度應盡量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響較低。
● 注意總線特性阻抗的連續性,在阻抗不連續點就會發生信號的反射。下列幾種情況易產生這種不連續性：總線的不同區段采用了不同電纜,某一段總線上有過多收發器緊靠在
一起安裝,再者是過長的分支線引出到總線。
● RS485 總線當空閑或開路時,會導致接收器誤觸發。因此接收器一端應加偏置電阻,將總線設定在一個確定的狀態。
● RS485 總線長距離通訊時由于阻抗不匹配會引起信號反射,必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻（通常為120 Ω ）,使電纜的阻抗連續。
● RS485 接地注意事項：
1） 共模干擾問題：RS-485 接口采用差分方式傳輸信號方式,系統只需檢測兩線之間的電位差就可以了。RS-485 收發器共模電壓范圍為-7～ 12V。當網絡線路中共模電壓
超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠,甚至損壞接口。
2） EMI 電磁干擾問題：發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,如沒有一個低阻的返回通道（信號地）,就會以輻射的形式返回源端,整個總線就會像一
個巨大的天線向外輻射電磁波。
因此整個RS-485 網絡必須有一條低阻的信號地將兩個接口的工作地連接起來,使共模干擾電壓被短路。
● RS485 總線長距離通訊時易受強信號干擾,所以應加保護措施,可選擇的方法如下：
1） 隔離保護方法：
采用高頻變壓器,光耦等元件實現接口的電氣隔離。將瞬態高壓轉移到隔離接口中
的電隔離層上,不會產生損害性的浪涌電流,起到保護接口的作用。
2） 旁路保護方法：
利用瞬態抑制元件（如TVS,MOV,氣體放電管等）將危害性的瞬態能量旁路到大地。
● RS485 總線上每個通信節點上采取保護措施,如：在每個節點的A,B 線上串聯一個10
歐姆的隔離電阻,可以防止某個節點損壞后影響整條線路的通信功能

1.6 RS485 總線節能方法
● 減小每幀數據發送量。