《電子技術(shù)應(yīng)用》
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485集線(xiàn)器在總線(xiàn)型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用分析
深圳市天地華杰科技有限公司
摘要: 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的,現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)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(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信功能,。(
Abstract:
Key words :

     工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的,現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)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(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信功能。(485通訊,、以太網(wǎng)通訊,、光仟通訊等等)
        RS485網(wǎng)絡(luò):RS485/MODBUS是現(xiàn)在流行的一種布網(wǎng)方式,其特點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)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(jiǎn)直是一統(tǒng)天下,現(xiàn)在的儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持RS485/MODBUS,原因很簡(jiǎn)單,象原來(lái)的HART儀表想買(mǎi)一個(gè)轉(zhuǎn)換口非常困難,而且價(jià)格昂貴,RS485的轉(zhuǎn)換接口就便宜的多而且種類(lèi)繁多,。至少在低端市場(chǎng)RS485/MODBUS還將是最主要的組網(wǎng)方式,近兩三年內(nèi)不會(huì)改變,。
        最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量,后來(lái)儀表接口是RS232接口,這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式,但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個(gè)問(wèn)題RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯,+2V~+6V表示“0”,-6V~-2V表示“1”,。RS485有兩線(xiàn)制和四線(xiàn)制兩種接線(xiàn),四線(xiàn)制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式,現(xiàn)很少采用,現(xiàn)在多采用的是兩線(xiàn)制接線(xiàn)方式,這種接線(xiàn)方式為總線(xiàn)式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線(xiàn)上最多可以?huà)旖?2個(gè)結(jié)點(diǎn),。
         在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式,即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下,連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線(xiàn)將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái),。而忽略了信號(hào)地的連接,這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,
        這有二個(gè)原因:
         (1)共模干擾問(wèn)題:RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式,并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào),系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線(xiàn)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(mǎn)足上述條件,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口,。
          (2)EMI問(wèn)題:發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路,如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道(信號(hào)地),就會(huì)以輻射的形式返回源端,整個(gè)總線(xiàn)就會(huì)像一個(gè)巨大的天線(xiàn)向外輻射電磁波,。

        現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用終端匹配120歐姆電阻的手牽手總線(xiàn)型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí),請(qǐng)注意如下幾點(diǎn): 
       (1)采用一條雙絞線(xiàn)電纜作總線(xiàn),將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái),從總線(xiàn)到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)盡量短,以便使引出線(xiàn)中的反射信號(hào)對(duì)總線(xiàn)信號(hào)的影響最低,。有些網(wǎng)絡(luò)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(zhǎng)或通信速率的提高,其不良影響會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重,主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加,會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。

       (2)應(yīng)注意總線(xiàn)特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射,。如下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性:總線(xiàn)的不同區(qū)段采用了不同電纜,或某一段總線(xiàn)上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在一起安裝,再者是過(guò)長(zhǎng)的分支線(xiàn)引出到總線(xiàn),。
        在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)項(xiàng)目中,隨著自動(dòng)化程度的提高和系統(tǒng)組網(wǎng)的需求,,項(xiàng)目管理部門(mén)要求有主從兩個(gè)監(jiān)控中心可以查看,,控制整個(gè)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備。并且要求在每個(gè)監(jiān)控中心可以通過(guò)主機(jī)控制采集終端設(shè)備對(duì)整個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,,還要求可以通過(guò)服務(wù)器將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集終端設(shè)備的數(shù)據(jù)保存下來(lái),。所以就必須要求要多個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以并存于一個(gè)控制系統(tǒng)中。
        工程商在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn),,如果將所有的采集終端設(shè)備簡(jiǎn)單地并聯(lián)接在一個(gè)485總線(xiàn)上,,由于各個(gè)主控設(shè)備存在電位差及485總線(xiàn)產(chǎn)生信號(hào)反射等原因,導(dǎo)致整個(gè)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(xiàn)分割器,,將多個(gè)主控的設(shè)備的485線(xiàn)連接到485共享器的輸入端口,通過(guò)其共享到一個(gè)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(dú)立驅(qū)動(dòng)的方式,從而可以有效的解決電位差及信號(hào)反射問(wèn)題,。從而使得多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備主機(jī)共存于一個(gè)控制系統(tǒng)中,。
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