零基础到精通RS485通讯.docx
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零基础到精通RS485通讯
零基础到精通RS485通讯
一、RS232通讯的基础知识：
RS232通讯又叫串口通讯方式。
是指计算机通过RS232国际标准协议用串口连接线和单台设备（控制器）进行通讯的方式。
通讯距离：
9600波特率下建议在13米以内。
通讯速率（波特率BaudRate）：
缺省常用的是9600bps，常见的还有1200240048001920038400等。
波特率越大，传输速度越快，但稳定的传输距离越短，抗干扰能力越差。
二、RS485通讯的基本知识
RS485和RS232的基本的通讯机理是一致的，他的优点在于弥补了RS232通讯距离短，不能进行多台设备同时进行联网管理的缺点。
计算机通过RS232RS485转换器，依次连接多台485设备，采用轮询的方式，对总线上的设备轮流进行通讯。
接线标示是485+485-，分别对应链接设备（控制器）的485+485-。
通讯距离：
最远的设备（控制器）到计算机的连线理论上的距离是1200米，建议客户控制在800米以内，能控制在300米以内效果最好。
如果距离超长，可以选购485中继器（延长器）（请向专业的转换器生产公司购买，中继器的放置位置是在总线中间还是开始，请参考相关厂家的说明书。
）选购中继器理论上可以延长到3000米。
负载数量：
即一条485总线可以带多少台设备（控制器），这个取决于控制器的通讯芯片和485转换器的通讯芯片的选型，一般有32台，64台，128台，256台几种选择，这个是理论的数字，实际应用时，根据现场环境，通讯距离等因素，负载数量达不到指标数。
微耕公司控制器和转换器按256台设计，实际建议客户每条总线控制在80台以内。
如果有几百上千台控制器，请采用多串口卡或者485HUB来解决，具体请参考“如果系统控制器数成百上千台，如何组网？
”坚决禁止使用无源485转换器，具体请参考“为什么禁止使用无源485转换器？
”
485通讯总线（必须用双绞线，或者网线的其中一组），如果用普通的电线（没有双绞）干扰将非常大，通讯不畅，甚至通讯不上。
每台控制器设备必须手牵手地串下去，不可以有星型连接或者分叉。
如果有星型连接或者分叉，干扰将非常大，通讯不畅，甚至通讯不上。
三、RS232转RS485电路图
产品简介：
LD-3长线隔离驱动器采用电流环的形式来完成远距离通信。
该产品需成对使用，可以远距离隔离传送TXD、RXD、GND三线RS-232信号。
接入该长线驱动器后，使得相互连接的串口通信设备不在共地，通信信号之间没有了电接触，从而可以有效避免由于雷击、浪涌或强电磁信号造成的通信设备接口损坏的问题。
且该产品通过串口窃电，无须外接电源，使用简单方便。
应用领域：
工业自动化控制系统、远程抄表系统、远程计算机监控系统、门禁系统、考勤管理系统、消费系统、停车场系统、自助银行系统、公共汽车收费系统、公路收费站系统等
产品参数：
∙传输速率：
0-57600bps
∙通信距离：
<2000m
∙隔离电压：
2500V
∙供电方式：
串口取电
∙工作温度：
-20℃-75℃
∙工作湿度：
≤90%
∙外型尺寸：
61mm×33mm×17mm
使用方法：
DB9孔端引脚定义：
引脚
2
3
5
4、6
7、8
定义
TXD
RXD
GND
外接供电
外接供电
DB9针端引脚定义：
引脚
1
2
4
5
定义
R-
R+
T+
T-
一对LD-3之间接线图:
LD-3
（1）
R-
R+
T+
T-
LD-3
（2）
T-
T+
R+
R-
在使用时通常DB9孔直接插到PC机的串口上，也可根据引脚定义连到单片机或其他终端上。
DB9针通过电缆与另外一长线驱动器DB9针相连。
连接方式如下图：
如果在保证接线没有问题的前提下，仍不能正常通讯，或只可以单向通信，有可能是终端设备不能提供给转换器足够的电量所至。
解决的办法是外接电源，把DB9孔的4、6、7、8中的任意一脚接到外接电源的正极，5脚接电源的负极就可以了，要求电源电压+5--+9V
四、自制无源RS232-485转换器
1、RS-232、RS-422与RS-485的简单介绍
RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。
RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。
其传送距离最大约为15米，最高速率为20kb/s，并且RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的。
所以，RS232只适合于本地通讯使用。
RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。
为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1200米（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。
RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。
为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。
由于EIA提出的建议标准都是以RS作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。
RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。
2、自制RS232-485转换器
电路图：
RS232-485转换器主要包括了电源、232电平转换、485电路三部分。
本电路的232电平转换电路采用了NIH232或者也可以直接使用MAX232集成电路，485电路采用了MAX485集成电路。
为了使用方便，电源部分设计成无源方式，整个电路的供电直接从PC机的RS232接口中的DTR（4脚）和RTS（7脚）窃取。
PC串口每根线可以提供大约9mA的电流，因此两根线提供的电流足够供给这个电路使用了。
经实验，本电路只使用其中一条线也能够正常工作。
使用本电路需注意PC程序必须使串口的DTR和RTS输出高电平，经过D3稳压后得到VCC，经过实际测试，VCC电压大约在4.7V左右。
因此，电路中要说D3起的作用是稳压还不如说是限压功能。
MAX485是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制数据的输入和输出。
当RE为低电平时，MAX485数据输入有效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。
在半双工使用中，通常可以将这两个脚直接相连，然后由PC或者单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接收和发送状态之间转换了。
由于本电路DTR和RTS都用于了电路供电，因此使用TX线和HIN232的另外一个通道及Q1来控制MAX485的状态切换。
平时NIH232的9脚输出高电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为低电平而处于数据接收状态。
当PC机发送数据时，NIH232的9脚输出低电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为高电平而处于数据发送状态。
五、RS485总线联网报警设备施工注意事项
（一）线材选择
一定要用双绞线，在没有大的电磁干扰场合，可以不加屏蔽,但一定要双绞。
现在国内很多客户使用DS7400和VISTA-120总线型报警主机，由于他们不是485总线，这两大品牌对线材的要求是平行线，而且线材一般要求至少1.0mm，很多客户停留在这两大产品的基础上来做485总线报警主机，从而存在了一个严重的隐患。
经我们验证，当用1.0mm平行线来传输485信号时，线材超过800m就会出现通讯不正常甚至有时根本就没法通讯，主要就是平行线的分布电容对信号的延迟加大，所以，工程商在用485总线报警主机时要注意的一个地方。
我司485总线报警主机，信号线最好选用RVSP2*0.5双绞屏蔽线，可以稳定传输1200m，双总线可达2400米。
（二）布线规范
1、信号总线建议使用双绞屏蔽RVSP2*0.5，线材阻抗120欧姆最佳。
单路总线的最长控制距离可达1.2公里，双总线可达2.4公里。
信号线切忌用平行线。
2、在同一个网络系统中，必须使用同一种电缆，尽量减少线路中的接点。
接点处确保焊接良好，包扎紧密，避免松动和氧化。
485总线一定要是手拉手式的总线结构（并联方式）,坚决杜绝星型连接和分叉连接。
3、布线尽量远离高压电线，不要与电源线并行，更不能捆扎在一起。
4、用屏蔽线将所有485设备的GND地连接起来。
5、当总线长度超过100米后，应在最后一台485设备的485+和485-上并接120欧姆的终端电阻，通讯稳定性增加。
6、当总线长度超过200米后，建议在最后一个设备的485+和485-上并接一个120欧姆的终端电阻。
若系统加了中继器，应该在中继器的进线端485+和485-上并接一个120欧姆的终端电阻，中继器出线端最后一个设备也要并接终端电阻。
7、接点处确保焊接良好，包扎紧密，避免松动和氧化。
六、RS485布线应注意的问题
1、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.
2、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.
3、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.
4、485+和485-条数据线一定要互为双绞.
布线一定要布多股屏蔽双绞线,多股是为了备用,屏蔽是为了出现特殊情况时调试,双绞是因为485通讯采用差模通讯原理,双绞的抗干扰性最好.不采用双绞线,是极端错误的.
485总线一定要是手牵手式的总线结构,坚决杜绝星型连接和分叉连接.
设备供电的交流电及机箱一定要真实接地,而且接地良好.
有很多地方表面上有三角插座,其实根本没有接地,要小心.接地良好时,可以确保设备被雷击浪涌冲击静电累计时可以配合设备的防雷设计较好地释放能量.保护485总线设备和相关芯片不受伤害.
避免和强电走在一起,以免强电对其干扰.
5、几种常见的通讯故障:
通讯不上,无反应.
可以上传数据,但不可以下载数据.
通讯时,系统提示受到干扰.或者不通讯时,通讯指示灯也不停地闪烁.
有时能通讯上,有时通讯不上.有的指令可以通,有的指令不可以通.
6、推荐几个调试方法:
首先要确保设备接线正确,且严格合乎规范.
共地法:
用1条线或者屏蔽线将所有485设备的GND地连接起来,这样可以避免所有设备之间存在影响通讯的电势差.
终端电阻法:
在最后一台485设备的485+和485-上并接120欧姆的终端电阻来改善通讯质量
中间分段断开法:
通过从中间断开来检查是否是设备负载过多通讯距离过长某台设备损害对整个通讯线路的影响等原因
单独拉线法:
单独简易暂时拉一条线到设备,这样可以用来排除是否是布线引起了通讯故障
更换转换器法:
随身携带几个转换器,这样可以排除是否是转换器质量问题影响了通讯质量
笔记本调试法:
先保证自己随身携带的电脑笔记本是通讯正常的设备,替换客户电脑,来进行通讯,如果可以,则表明客户的电脑的串口有可能被损害或者受伤
7、提出几个建议和忠告:
建议用户使用和购买门禁厂家提供的485转换器或者厂家指定推荐品牌的485转换器.
门禁厂家会对与其配套的485转换器做大量的测试工作,并且会单独要求485厂家安装其固定的性能参数进行生产和品质检测,所以和其门禁设备具备较好的兼容性.千万不要贪图便宜购买杂牌厂家的485转换器.
严格按照485总线的施工规范进行施工,杜绝任何侥幸心理.
对线路较长负载较多的情况采用主动科学的有预留的解决方案.
如果通讯距离过长,建议如果超过500米就采用中继器或者485HUB来解决问题.
如果负载数过多,建议如果一条总线上超过30台就采用485HUB来解决问题.
现场调试带齐调试设备.
现场调试一定要随身携带几个确保以前可以接长距离和多负载的转换器一台常用的电脑笔记本测试通路断路的万用表几个120欧姆的终端电阻.
七、485总线应采用什么样的通讯线
1、必须采用国际上通行的屏蔽双绞线。
我们推荐用的屏蔽双绞线的型号为RVSP2*0.5（二芯屏蔽双绞线，每芯由16股的0.2mm的导线组成）。
采用屏蔽双绞线有助于减少和消除两根485通信线之间产生的分布电容以及来自于通讯线周围产生的共模干扰。
工程商大都习惯采用5类网线或超5类网线作为485通信线，这是错误的。
这是因为：
（1）普通网线没有屏蔽层，不能防止共模干扰。
（2）网线只有0.2mm平方，线径太细，会导致传输距离降低和可挂接的设备减少。
（3）网络线为单股的铜线，相比多芯线而言容易断裂。
2、为什么要接地
485收发器在规定的共模电压-7V至+12V之间时，才能正常工作。
如果超出此范围会影响通讯，严重的会损坏通讯接口。
共模干扰会增大上述共模电压。
消除共模干扰的有效手段之一是将485通讯线的屏蔽层用作地线，将机具、电脑等网络中的设备地连接在一起，并由一点可靠地接入大地。
3、485通信线应如何走线？
通信线尽量远离高压电线，不要与电源线并行，更不能捆扎在一起。
4、为什么485总线要采用手拉手结构，而不能采用星形结构？
星形结构会产生反射信号，从而影响到485通信。
总线到每个终端设备的分支线长度应尽量短，一般不要超出5米。
分支线如果没有接终端，会有反射信号，对通讯产生较强的干扰，应将其去掉。
5、485总线上设备到设备之间可以有接点吗？
在同一个网络系统中，使用同一种电缆，尽量减少线路中的接点。
接点处确保焊接良好，包扎紧密，避免松动和氧化。
保证一条单一的、连续的信号通道作为总线。
6、什么叫共模干扰和差模干扰？
如何消除通讯线上的干扰？
485通信线由两根双绞的线组成，它是通过两根通信线之间的电压差的方式来传递信号，因此称之为差分电压传输。
差模干扰在两根信号线之间传输，属于对称性干扰。
消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线；
共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。
消除共模干扰的方法包括：
（1）采用屏蔽双绞线并有效接地
（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽
（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线
（4）不要和电控锁共用同一个电源
（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源（纹波干扰小于50mV）
7、什么情况下在485总线上要增加终端电阻？
一般情况下不需要增加终端电阻，只有在485通信距离超过100米的情况下，要在485通讯的开始端和结束端增加终端电阻。
8、如何延长485的通讯距离
485网络的规范之一是1.2公里长度，32个节点数。
如果超出了这个限制，那么必须采用485中继器或485集线器来拓展网络距离或节点数。
利用485中继器或485集线器，可以将一个大型485网络分隔成若干个网段。
485中继器或485集线器就如同485网段之间连接的"桥梁"。
当然每个网段还是遵循上面的485规范，即1.2公里长度，32个节点数。
利用485中继器延长网络距离图示：
利用485中继器解决485分叉问题，如图所示：
利用485集线器构造星型485网络
485集线器:
是485中继器概念的拓广，它不仅解决了多分叉问题，同时也解决了网段之间相互隔离的问题，即某一个网段出现问题（例如短路等），不至于影响到其它网段，从而极大地提高了大型网络的安全性和稳定性。
我们可以从局域网从总线型到星型的发展历程，来体会星型布线网络给我们带来的好处。
同样，采用485集线器构成的星型485网络也将是485网络发展的一个方向。
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