485集線器在總線型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應用分析

　　工業(yè)現(xiàn)場使用的智能儀表是隨著80年代初單片機技術的成熟而發(fā)展起來的,現(xiàn)在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要,企業(yè)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網通信功能。（485通訊、以太網通訊、光仟通訊等等）

　　RS485網絡：RS485/MODBUS是現(xiàn)在流行的一種布網方式,其特點是實施簡單方便 ,而且現(xiàn)在支持RS485的儀表又特多,特別是在油品行業(yè)RS485/MODBUS簡直是一統(tǒng)天下,現(xiàn)在的儀表商也紛紛轉而支持RS485/MODBUS,原因很簡單,象原來的 HART儀表想買一個轉換口非常困難 而且價格昂貴,RS485的轉換接口就便宜的多而且種類繁多。至少在低端市場RS485/MODBUS還將是最主要的組網方式,近兩三年內不會改變。

　　最初是數(shù)據(jù)模擬信號輸出簡單過程量,后來儀表接口是RS232接口,這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式,但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題RS485采用差分信號負邏輯,＋2V～＋6V表示“0”,- 6V～- 2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式,現(xiàn)很少采用,現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式,這種接線方式為總線式拓樸結構在同一總線上最多可以掛接32個結點。

　　在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式,即一個主機帶多個從機。很多情況下,連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接,這種連接方法在許多場合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,

這有二個原因：

(1)共模干擾問題： RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式,并不需要相對于某個參照點來檢測信號,系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V,只有滿足上述條件,整個網絡才能正常工作。當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口。

(2)EMI問題：發(fā)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

　　現(xiàn)有的網絡拓撲結構一般采用終端匹配120歐姆電阻的手牽手總線型結構,不支持環(huán)形或星形網絡。在構建網絡時,請注意如下幾點：

（1）采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節(jié)點串接起來,從總線到每個節(jié)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最低。有些網絡連接盡管不正確,在短距離、低速率仍可能正常工作,但隨著通信距離的延長或通信速率的提高,其不良影響會越來越嚴重,主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加,會造成信號質量下降。

（2）應注意總線特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。如下列幾種情況易產生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜,或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝,再者是過長的分支線引出到總線。

　　在工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)項目中，隨著自動化程度的提高和系統(tǒng)組網的需求，項目管理部門要求有主從兩個監(jiān)控中心可以查看，控制整個數(shù)據(jù)采集終端設備。并且要求在每個監(jiān)控中心可以通過主機控制采集終端設備對整個工業(yè)現(xiàn)場設備進行監(jiān)控，還要求可以通過服務器將工業(yè)現(xiàn)場采集終端設備的數(shù)據(jù)保存下來。所以就必須要求要多個數(shù)據(jù)采集設備可以并存于一個控制系統(tǒng)中。

　　工程商在施工過程中發(fā)現(xiàn)，如果將所有的采集終端設備簡單地并聯(lián)接在一個485總線上，由于各個主控設備存在電位差及485總線產生信號反射等原因，導致整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)癱瘓從而不能使用，工程商采用深圳市天地華杰科技有限公司的485總線分割器，將多個主控的設備的485線連接到485共享器的輸入端口，通過其共享到一個485輸出端口上，由于485共享器輸入端口之間有光電隔離，并且采用獨立驅動的方式，從而可以有效的解決電位差及信號反射問題。從而使得多個數(shù)據(jù)采集終端設備主機共存于一個控制系統(tǒng)中。