RS-485信號超長距離通訊解決方案

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。通常情況下，發送驅動器A、B之間的正電平在+2~+6V，是一個邏輯狀態，負電平在-2V~6V，是另一個邏輯狀態。另有一個信號地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的。“使能”端是用于控制發送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當“使能”端起作用時，發送驅動器處于高阻狀態，稱作“第三態”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態。

由于RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通信。RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標準。RS-485采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發送狀態，因此，發送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯網構成分布式系統，其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器。 RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間;RS-485滿足所有RS-422的規范，所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網絡中應用。RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

由于RS-485規范出現的時間比較早，盡管這種標準現在仍然普遍應用在工業自動化、安放監控、數據采集、等等諸多的領域，但它也有其先天的缺陷，那就是它的電氣標準的限制，導致RS-485信號只能進行主、從結構的輪詢方式通訊，通訊的實時性和可靠性稍差。同時在RS-485網絡中，當系統有錯誤，出現多節點同時向總線發送數據時，導致總線呈現短路，從而損壞某些節點的現象。雖然RS-485也是總線制通訊方式，但它的通訊距離也只在1200米左右而形成信號的衰減，通常情況下，系統需要另外串接RS-485的光電隔離中繼器來做信號放大，如果距離更遠，那么RS-485中繼器就需要像“接力棒”一樣，在每個RS-485信號衰減處，安裝RS-485光隔中繼器來解決信號傳輸問題。但這種解決方案有個重要的問題需要解決，因為沒加一個RS-485的光電隔離中繼器，那么都需要在串接電給中繼器載入用以驅動的外接電源。但各種各樣的應用中，并不是每個衰減點有可能方便的接入電源（比如在煤礦的井下系統）。基于這個現狀，會有用戶采用光纖通訊的方式。但這個方案明顯存在著布線昂貴，接口設備通常價格也比較高的問題。

我公司根據客戶的需求，現在提供了一個RS-485在以雙絞線作為通訊介質，半雙工通訊、低速率模式下，可以將RS-485信號傳送10公里以內的解決方案，產品名稱為RS-485 Short Haul Modem.此方案不僅可以解決RS-485點對點通訊，而且還可以組成帶有節點的總線制結構，此種通訊方式和通常的RS-485總線類似，在網絡中每個掛有RS-485 Short Haul Modem的RS-485接口設備，甚至于掛接我公司生產的RS-232 Short Haul Modem的RS-232設備，均可與上位主控計算機以輪詢的方式通訊。

為保證網絡的安全性，我公司提供的RS-485 Short Haul Modem為工業級標準設計，不僅僅是信號的光電隔離，而且電源也是DC-DC隔離轉換，并帶有抗雷擊元器件用以做突波保護。我公司所生產的RS-485 Short Haul Modem 和RS-232 Short Haul Modem, 其核心原理就是將RS-485或是RS-232電平轉換成為CAN（Controller Area Network)總線電平，遠端的RS-485 Short Haul Modem 或RS-232 Short Haul Modem,再由CAN電平轉換成為RS-485電平或RS-232電平，從而完成了RS-485或是RS-232信號的超遠距離傳輸。因為眾所周知，CAN總線具有突出的可靠性、實時性和靈活性。CAN總線通過CAN控制器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態只能是高電平或懸浮狀態，CANL端只能是低電平或懸浮狀態。這就保證不會出現象在RS-485網絡中，當系統有錯誤，出現多節點同時向總線發送數據時，導致總線呈現短路，從而損壞某些節點的現象。而且CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響，從而保證不會出現象在網絡中，因個別節點出現問題，使得總線處于“死鎖”狀態。所以采用這種方式來解決RS-232/485超遠距離的通訊，不失為一種穩定、可靠而且經濟的解決方案。 在RS-485超遠程的解決方案中，由于其產品性能的穩定可靠與低功耗的特征，現已批量的應用于煤礦的井下考勤監控系統中去。客戶將我公司生產的RS-485 Short Haul Modem 封裝在其符合本安認證的控制箱內，在距離3000-6000米范圍內，以9600BPS通訊速率下，完成了煤礦井下監控設備與井上監控主機的RS-485通訊。經實際運行，通訊非常穩定可靠。

2：應用圖示
A：）應用方式一：點對點通訊 B：）點對多點總線制應用