如何确保工业场合的RS-485可靠通信?_陈勇志_新浪博客

    RS-485标准,是上世纪80年代早期批准的一个平衡传输标准,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,RS-485似乎已成为工业界xx过时的接口标准。如何确保在工业场合使用RS-485进行可靠地通信?下面将简单介绍。

    一、合适的网络拓扑

    RS-485接口总线通常设计为用于半双工传输,建议总线节点以菊花链或总线拓扑方式联网,如下图所示。也就是说,每个节点都通过很短的线头连接到主通信线缆。

 

    二、选择正确的线缆

    工业应用场合,推荐使用特性阻抗为120Ω和线径为22AWG的塑封非屏蔽双绞线作为RS-485通信线缆。下图所示,即为一对用于半双工通信网络的UTP线缆的横截面。

    在双绞线上传送差分信号为RS-485的工业应用带来了很大的好处。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。

    除了网络线缆的布线连接之外,RS-485设备的印制电路板布线和连接器上的管脚分配也需要保持两根信号线之间的距离均等,且足够靠近。

    三、合理的总线端接

    为避免传输线上的信号反射,建议对RS-485的双绞传输线进行端接,并确保线头尽可能短。良好的端接要求终端电阻RT与传输线线缆的特征阻抗Z0匹配。RS-485建议采用Z0为120Ω的线缆,因此通常每根线缆末端都采用120Ω的电阻进行端接。

    工业场合的应用,意味着很多的共模噪声,为此,实际的端接常常按照如下图所示的接法,即用两个RC低通滤波器来替代120Ω的电阻,其目的是增强数据传输对共模噪声的抵抗能力

   值得注意的是,两个RC低通滤波器的电阻应该相等,以确保两个滤波器具有相同的滚降频率,一般建议选择精密的60Ω电阻。电阻容差过大会导致滤波器转角频率出现偏差,而导致共模噪声转换为差模噪声,使接收器的抗噪性能降低。

   四、选择高性能的驱动器和接收器

   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。这两个值为可靠的通信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。

   另外,能够实现RS-485收发控制的器件很多,对于工业应用场合而言,建议选择性能(包括低功耗、低EMI、高ESD保护等)比较健壮的RS-485收发器件,以确保在工业噪声场合仍能稳定地实现收发控制

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