浅谈:485通讯总线布线规范及注意事项

绮贺兰石画 2024-06-07 09:04:31

导读: 随着现代科技的进步和发展,新能源、物联网,AI人工智能出现,已经成为一个不可忽视的重要议题。万物互联技术支撑,一张卡即4G卡、一根线即485线。在我们日常工作中,你会发现有的小施工项目,为了取材方便,经常会把电源线作为信号线用。这种行为是不对的,不可以用电源线代替,因为485线和电源线的功能和特性不同。485线是一种用于数据传输的通信线,具有抗干扰能力强、传输距离远等特点;而电源线是用于供电的线缆,主要传输电能。两者的结构和用途不同,不能互相替代。如果将电源线代替485线,可能会导致数据传输性能下降,甚至无法正常传输数据。因此,在使用485通信时,应该选择专门的485线来保证通信的稳定性和可靠性。

今天我们就谈一下485通讯总线布线规范及注意事项:

1.系统通信采用RS-485总线,线材选用2芯屏蔽双绞线。

具体要求:铜质,线径0.5~0.75平方毫米,阻抗38~88欧姆/公里,容抗30~50纳法/公里,绞距20毫米的2芯屏蔽双绞线(如果线的距离不超过500米,可以适当降低线的标准,但必须为双绞线)。

2.系统的总线(由两个或多个相互间具有物理连接的设备组成)上最多允许挂接128个总线设备,在不加中继器的情况下,总线长度不大于1200米。

3.系统总线不应出现分支情况,如分支不可避免,则必须满足以下三条要求:

● 分支长度不大于10米;

● 总线长度之和不超过800米;

● 该分支线上的设备总数不得超过50个。

● 所有通信信号线应尽量远离干扰源,信号线应走弱电井,不能与强电(如220V住宅电源)或射频信号线路(如CATV、大信号音频线)并行走线,若并行走线,距离应大于0.5米。

● 所有线路的接点必须采用焊接或镙丝卡紧的连接方式,并做防水及防潮处理,例如,可将对接点焊接后用防水胶带缠紧或用环氧树脂密封处理。

4.信号共地:

● 同一个网段上的所有设备必须具有统一的信号地,以避免共模干扰。

● 集中供电时,把同一个网段上的所有电源(包括通讯设备的自带电源)的直流负极直接接到一起组成公共信号地,此时信号地即直流电源地。

● 单家独立供电时,把同一个网段上所有总线设备的地(黑线)引脚接在一起,由此组成公共信号地。

5.总线使用线材推荐选型

布线距离

信号线

200米内

2*0.3mm2,双绞,护套线

200-500

2*0.5mm2,双绞,护套线

500-1200

2*0.75mm2,屏蔽双绞,护套线

1200米以上

2*1.0mm2,屏蔽双绞,护套线在1200处加中继器

布线距离 信号线

200米内 2*0.3mm2,双绞,护套线

200-500 2*0.5mm2,双绞,护套线

500-1200 2*0.75mm2,屏蔽双绞,护套线

1200米以上 2*1.0mm2,屏蔽双绞,护套线在1200处加中继器

6.现场布线图例

二、485通讯总线布线注意事项

1.485信号线不可以和强电电源线一同走线。在实际施工当中,由于走线都是通过管线走的,施工方有的时候为了图方便,直接将485信号线和电源线绑在一起,由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰,从而导致485信号不稳定,导致通信不稳定即采集数据质量不高。

2.485信号线不可以使用平行线作为布线,只能使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的,即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰,使用双绞线进行485信号传输的时候,由于其双绞,干扰对于485+,485-的干扰效果都是一样的,那电压差依然是不变的,对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理,如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话,外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。

3.不可以选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线。由于原材料价格上涨,导致现在市场上的线材鱼龙混杂,有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线,在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法:看网线截面,如果是铜色的话,就是铜丝,如为白色,则是用合金以次充好。合金一般比较脆,容易断,而且导电性远不如铜丝,很容易在工程施工中造成问题。线材一般那建议选择标准的485线,其为屏蔽双绞线,传输线不是像网线那样为单股的铜丝,而是多股铜丝绞在一起形成一根线,从而即使某根小铜丝断掉,也不会影响整个的使用。

4.485布线不可以任意布设成星型接线与树形接线。485布线规范是必须要手牵手的布线,一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接,很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中,使用了星型接线和树形接线,有的时候整个系统非常稳定,但是有的时候则总是出现问题,又很难查找原因,一般都是由于不规范布线所引起的。如果由于现场的限制,必须要进行星型连接或者树形连接,可以使用485集线器和485中继器解决相关问题。

5.485总线必须要接地。在很多技术文档中,都提到485总线必须要接地,但是没有详细的提出如何接地。严格的说,485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地,不能多点接地,因为将其接地是因为要将地线(一般都是屏蔽线作地线)上的电压保持一致,防止共模干扰,如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触,从而保证电压一致,因为在实际施工中,为了接线方便,将线剪成多段再连接,但是没有将屏蔽线作良好的连接,从而使得其地线分成了多段,电压不能保持一致,导致共模干扰。

三、485通讯总线容易出现的故障及解决方案

1.由于485信号使用的是一对非平衡差分信号,意味485网络中的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地,以减少数据线上的噪音,所以数据线最好由双绞线组成,并且在外面加上屏蔽层作为地线,将485网络中485设备连接起来,并且在一个点可靠接地。

2.在工业现场当中,现场情况非常复杂,各个节点之间存在很高的共模电压,485接口使用的是差分传输方式,有抗共模干扰能力,但是当共模电压大于+12V或者小于-9V时,超过485接收器的极限接收电压。接收器就无法工作,甚至可能会烧毁芯片和一起设备。可以在485总线中使用485光隔离中继器,将485信号及电源完全隔离,从而消除共模电压的影响。

3.485总线随着传输距离的延长,会产生回波反射信号,如果485总线的传输距离如果超过100米,建议施工时在485通讯的开始端和结束端120欧姆的终端电阻。我们采集器内部电路板上已加过这个电阻。

4.485总线中485节点要尽量减少与主干之间的距离,一般建议485总线采用手牵手的总线拓扑结构。星型结构会产生反射信号,影响485通信质量。如果在施工过程中必须要求485节点离485总线主干的距离超过一定距离,使用485中继器可以作出一个485总线的分叉。如果施工过程中要求使用星型拓扑结构,可以使用485集线器可以解决这个问题。

5.影响485总线的负载能力的因素:通讯距离,线材的品质,波特率,转换器供电能力,485设备的防雷保护,485芯片的选择。选用好的线材,如有可能使用尽可能低的波特率。485设备的防雷保护中的防雷管会吸收电压,导致485总线负载能力降低,去掉防雷保护可以提高485总线负载能力。

四、澄清几个概念

概念一: 485总线的通讯距离可以达到1200米.

其实只是485总线结构理论上 在理想环境的前提下才有可能使得传输距离达到1200米.一般是指通讯线材优质达标,波特率9600,只有一台485设备才能使得通讯距离达到1200米,而且能通讯并不代表每次通讯都正常.所以通常485总线实际的稳定的通讯距离远远达不到1200米. 负载485设备多,线材阻抗不合乎标准,线径过细,转换器品质不良,设备防雷保护,波特率的加高等等因素都会降低通讯距离.

概念二: 485总线可以带128台设备进行通讯.

其实并不是所有485转换器都能够带128台设备的.要根据485转换器内芯片采用的型号和485设备芯片采用的型号来判断的.谁低就谁的.一般485芯片负载能力有三个级别 32台 128台 256台. 理论上的标称往往实际上是达不到的.通讯距离越长,波特率越高,线径越细,线材质量越差,转换器品质越差,转换器电能供应不足(无源转换器),防雷保护越强这些都会大大降低真实负载数量.

概念三: 485总线是一种最简单 最稳定 最成熟的工业总线结构.

这种概念是错误的.应该是: 485总线是一种用于设备联网的经济型的传统的工业总线方式. 通讯质量是需要根据施工经验进行测试和调试的. 485总线虽然简单,但必须严格安装施工规范进行布线.

严格安装485总线的施工规范进行施工,杜绝任何侥幸心理。

自媒体:樊宗根

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