RS485资料大全很好.docx

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RS485资料大全很好

RS-485

RS485接口

　　RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制是全双工通讯方式，两线制是半双工通讯方式。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：

（1）共模干扰问题：

RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。

但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。

当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

（2）EMI问题：

发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

RS485同RS232连接

　　由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：

（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。

（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

RS485电缆

　　在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆（STP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG）。

　　在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。

　　理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。

在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公理。

如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5~10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。

编辑本段

RS485布网

　　网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。

在构建网络时，应注意如下几点：

从总线到每个节点的引出线长度应尽量短

　　采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。

有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。

注意总线特性阻抗的连续性

　　应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。

下列几种情况易产生这种不连续性：

总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。

　　总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。

注意终端负载电阻

　　在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。

理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。

但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：

当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。

　　一般终端匹配采用终端电阻方法，RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。

终接电阻在RS-485网络中取120Ω。

相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。

这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。

另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。

利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。

但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

　　最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成，工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局域网的现状，推出了串口服务器来取代多串口卡，这主要是利用企业已有的局域网资源减少线路投资，节约成本，相当于通过tcp/ip把多串口卡放在了现场。

编辑本段

RS485和其它总线网络的区别：

　　我们把工业网络归结为三类：

RS485网络、HART网络和现场总线网络。

HART网络

　　HART是由现在的艾默生提出一个过度性总线标准，他主要是在4~20毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准，要加入他的基金会才能拿到协议，加入基金会要一部分的费用。

技术主要被国外几家大公司垄断，近两年国内也有公司再做，但还没有达到国外公司的水平。

现在有很大一部分的智能仪表都带有HART圆卡，都具备HART通讯功能。

　　但从国内来看还没有真正利用其这部分功能，最多只是利用手操器对其进行参数设定，没有发挥出HART智能仪表应有的功能，没有联网进行设备监控。

从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因，HART仪表的采购量会程下滑趋势，但由于HART仪表已经有十多年的历史现在在装数量非常的大，对于一些系统集成商来说还有很大的可利用空间。

现场总线网络

　　现场总线技术是当今自动化领域技术发展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。

现场总线是连接设置在控制现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。

其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。

　　现场总线技术近年来成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点，它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化，是自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成式全分布式控制系统---现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem）。

但是现在的现场总线的各种标准并行存在并且都有自己的生存领域，还没有形成真正统一的标准，关键是看不到什么时候能形成统一的标准，技术也不够成熟。

另外现场总线的仪表种类还比较少可供选择的余地小，价格也偏高，从最终用户的角度看大多还处于观望状态，都想等到技术成熟之后在考虑，现在实施的少。

RS485网络：

　　RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式，其特点是实施简单方便，而且现在支持RS485的仪表又特多，特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统天下，现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单，象原来的HART仪表想买一个转换口非常困难而且价格昂贵，RS485的转换接口就便宜的多而且种类繁多。

至少在低端市场RS485/MODBUS还将是最主要的组网方式，近两三年内不会改变。

　　如今HART仪表想买一个转换口并不困难而且价格也不在昂贵,目前国内有不少HART协议转换器,例如:

SM100-A/SM100-B/SM100-C（嘉兴市松茂电子出的三款）现已基本满足国内用户的需求.同时HART-RS232/HART-RS485还支持MODBUS协议.能很好的满足不同用户的需

RS485接口

智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。

究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。

最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。

随后出现的RS485解决了这个问题。

下面我们就简单介绍一下RS485。

目录

RS-485

1.RS485接口

2.RS485同RS232连接

3.RS485电缆

RS485布网

1.从总线到每个节点的引出线长度应尽量短

2.注意总线特性阻抗的连续性

3.注意终端负载电阻

RS485和其它总线网络的区别：

1.HART网络

2.现场总线网络

3.RS485网络：

RS-485

1.RS485接口

2.RS485同RS232连接

3.RS485电缆

RS485布网

1.从总线到每个节点的引出线长度应尽量短

2.注意总线特性阻抗的连续性

3.注意终端负载电阻

RS485和其它总线网络的区别：

1.HART网络

2.现场总线网络

3.RS485网络：

RS-485

RS485接口

　　RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制是全双工通讯方式，两线制是半双工通讯方式。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：

（1）共模干扰问题：

RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。

但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。

当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

（2）EMI问题：

发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

RS485同RS232连接

　　由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：

（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。

（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

RS485电缆

　　在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆（STP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG）。

　　在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。

　　理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。

在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公理。

如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5~10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。

编辑本段

RS485布网

　　网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。

在构建网络时，应注意如下几点：

从总线到每个节点的引出线长度应尽量短

　　采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。

有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。

注意总线特性阻抗的连续性

　　应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。

下列几种情况易产生这种不连续性：

总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。

　　总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。

注意终端负载电阻

　　在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。

理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。

但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：

当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。

　　一般终端匹配采用终端电阻方法，RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。

终接电阻在RS-485网络中取120Ω。

相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。

这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。

另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。

利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。

但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

　　最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成，工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局域网的现状，推出了串口服务器来取代多串口卡，这主要是利用企业已有的局域网资源减少线路投资，节约成本，相当于通过tcp/ip把多串口卡放在了现场。

编辑本段

RS485和其它总线网络的区别：

　　我们把工业网络归结为三类：

RS485网络、HART网络和现场总线网络。

HART网络

　　HART是由现在的艾默生提出一个过度性总线标准，他主要是在4~20毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准，要加入他的基金会才能拿到协议，加入基金会要一部分的费用。

技术主要被国外几家大公司垄断，近两年国内也有公司再做，但还没有达到国外公司的水平。

现在有很大一部分的智能仪表都带有HART圆卡，都具备HART通讯功能。

　　但从国内来看还没有真正利用其这部分功能，最多只是利用手操器对其进行参数设定，没有发挥出HART智能仪表应有的功能，没有联网进行设备监控。

从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因，HART仪表的采购量会程下滑趋势，但由于HART仪表已经有十多年的历史现在在装数量非常的大，对于一些系统集成商来说还有很大的可利用空间。

现场总线网络

　　现场总线技术是当今自动化领域技术发展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。

现场总线是连接设置在控制现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。

其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。

　　现场总线技术近年来成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点，它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化，是自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成式全分布式控制系统---现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem）。

但是现在的现场总线的各种标准并行存在并且都有自己的生存领域，还没有形成真正统一的标准，关键是看不到什么时候能形成统一的标准，技术也不够成熟。

另外现场总线的仪表种类还比较少可供选择的余地小，价格也偏高，从最终用户的角度看大多还处于观望状态，都想等到技术成熟之后在考虑，现在实施的少。

RS485网络：

　　RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式，其特点是实施简单方便，而且现在支持RS485的仪表又特多，特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统天下，现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单，象原来的HART仪表想买一个转换口非常困难而且价格昂贵，RS485的转换接口就便宜的多而且种类繁多。

至少在低端市场RS485/MODBUS还将是最主要的组网方式，近两三年内不会改变。

　　如今HART仪表想买一个转换口并不困难而且价格也不在昂贵,目前国内有不少HART协议转换器,例如:

SM100-A/SM100-B/SM100-C（嘉兴市松茂电子出的三款）现已基本满足国内用户的需求.同时HART-RS232/HART-RS485还支持MODBUS协议.能很好的满足不同用户的需

基于RS485总线和以太网的电力自动抄表系统

介绍一种基于RS485总线和以太网、并采用组态软件实现的电力自动抄表系统。

　　关键词：

自动抄表系统；远程抄表；能源管理；能源监控

1系统构成

　　基于RS485总线和以太网的电力自动抄表系统主要由多功能电表PDM800AC/AV、多功能电表模块EDA9033E、RS485与以太网接口转换器I-7188E5、以太网交换机、光纤网络、数据采集计算机、数据服务器、系统软件、在线式UPS、打印机等组成（图1）。

2.1多功能电表

　　采用PDM800AC/AV数字式智能变送器，测量多达50种电量的瞬时值及最大值、最小值、平均值，电流/电压的测量精度为0.2％，其他电量为0.5％；可进行双向电能计量、0～31次谐波及相位测量；各种电量（电能除外）可编程越限报警/继电器延时输出；带标准RS-485通讯接口，采用ModBus/RTU协议通讯。

　　该电表功能较多，精度较高，主要完成高压10kV配电间、低压配电间进线的电量数据采集，如电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、谐波等。

由于本系统是为现有的配电间改造设计的，为便于施工，选择了不带显示的多功能表；对于新建的配电间，可选择带显示的多功能电表。

2.2多功能电表模块

　　采用EDA9033E智能三相电参数数据综合采集模块，对低压配电间的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率等30种电量进行测量；电流/电压的测量精度为0.2％，其他电量为0.5％；可进行双向电能计量；带标准RS485通讯接口，采用ModBus/RTU协议通讯。

2.3RS485与以太网接口转换器

　　采用I-7188E5接口转换器，它有5个RS485接口、一个10M的RJ45以太网接口，用于RS485与以太网接口转换。

用虚拟串口方式，将I-7188E5的串口映射成PC的标准串口（如：

COM3～COM7等）；一台基于Windows系统的PC最多可以管理256个串口设备。

这样，数据采集计算机可通过以太网，用普通的串口通讯方式采集多功能电表的电量数据。

这种方式同样可用于连接其他带RS485接口的设备，其通用性、扩展性、实时性都较好。

在本系统中，每个配电间都配备了一台I-7188E5接口转换器，并与以太网交换机和光纤收发器安装在同一机柜中。

2.4通讯网络的设计

　　系统通讯网络采用分层、分布式结构，主网络采用以太网，现场通讯网络采用RS485总线，中间通过RS485与以太网接口转换器完成高速数据交换；组网极为灵活，适应各种规模的变配电系统。

多台多功能电表分成几组，每组的RS485通讯线连接在一起，然后接至安装在配电间的I-7188E5接口转换器。

　　因多功能电表安装在配电间现场，且通讯速率较高（9600bps），为提高系统的抗干扰性，通讯电缆选择带屏蔽的双绞线，并将屏蔽层接地。

由于数据采集计算机与安装在各配电间的多功能电表距离较远，同时为了提高抗干扰性，采用光纤以太网络连接，使系统的可靠性、通用性、可维护性、扩展性都较好。

2.5数据采集计算机和数据服务器

　　数据采集计算机采用普通P4级的工控机，256M或以上内存容量，硬盘160G或以上。

数据服务器采用DELLPowerEdgeSC1420,Intel至强2.8GHzCPU,1GBECC内存,3个73GBSCSI硬盘构成RAID5阵列。

　　自动抄表系统软件采用组态软件开发。

它们在监控层一级的软件平台和开发环境中，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法；其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。

　　北京亚控自动化软件有限公司开发的“组态王”软件，采用多任务、多线程，确保实时性；硬件驱动程序采用COM技术，速度快；支持各种常用电力通信规约，为用户提供了大量的电力专用控件、电力图库、电力通信规约驱动等，以实现电力监控特有的数据库显示、负荷曲线、开关控制、漫游、缩放等需求。

我们选择了“组态王”来开发自动抄表系统软件，操作平台采用Windows2000。

在设置多功能电表等设备时，首先设置通讯参数，如波特率、数据位、校验位、停止位，并与I-7188E5接口转换器虚拟串口及“组态王”软件中的设置参数相同；然后设置各台多功能电表和多功能电表模块的地址，同一条RS485线路上的设备地址不能相同；最后设置电压变比PT和电流变比CT值。

由于MODBUS/RTU协议的通用性，对于多功能电表，在“组态王”软件中选用PLC/莫迪康/MODBUS（RTU）设备即可。

多功能电表在使用说明书中提供一个MDOBUS/RTU寄存器地址表，如：

地址0000存放A相电压数据。

对于读取多功能电表的数据，MODBUS功能码为3，对照表1可知“组态王”中相应的寄存器为4。

　　值得注意的是，标准MODBUS/RTU协议中，MDOBUS/RTU寄存器地址是从0000开始的，如上述的0000，而“组态王”提供的MODBUS/RTU驱动中，定义的寄存器地址则都是从1开始的，所以“组态王”要读取设备中的某一MODBUS地址时，除了寄存器要与相应的功能码对应之外，还要在设备寄存器地址基础上加1；对MDOBUS/RTU寄存器地址0000，0256,在“组态王”中需要用40001和40257对应。

　　由于本系统中有约200台电表，每个电表最少有30个参数，变量很多，容易出错。

为此，采用了“组态王”中的结构变量方式，每一种电表定义为一个结构变量（模板），结构变量下可包含多个成员（IO整型类型），每个成员即对应一个电表参数。

　　（a）能显示整厂及各配电间的单线图。

（b）能根据操作人员指令显示高压侧、低压侧及各