RS485结构原理.ppt

1、RS485的工作原理RS485的概念RS485的信号传输原理RS485的网络特性和分析接口保护原理以及失效分析RS485网络故障判定方法、报警系统的工作原理网络结构介绍6711、6801、终端的信号传输介绍终端报警防御区的工作原理， 对话系统的工作原理网络结构控制系统原理对话内线和网络RS485控制方式对话系统网络地址定义语音、网络视频切换原理对话系统干扰作用分析和解决方法RS485干扰作用的噪声地电位引起的干扰噪声外界放射引起的干扰噪声、RS485的概念RS-485是电接口规范，仅规定了平衡驱动器和接收机的电气特性，没有规定连接器传输电缆和通讯协议。 RS-485的提案标准作为多点差动数据传

2、输的电气标准，已成为目前业界应用最广泛的标准通讯接口之一。 该通讯接口通过简单的一对双绞线使多点双向通讯成为可能，噪声抑制能力、数据传输速度、电缆长度和可靠性与其他标准相比，因此在很多不同的领域中采用了RS-485，RS-485作为工业上的数据交换的手段而广泛使用一对双绞线，将一条线定义为a，另一条线定义为b。 通常，RS-485的信号在传输前分解成正负对称的2条线路(所谓的a、b信号线)，到达接收侧后，减去信号恢复原来的信号。 发射驱动器a和b之间的正电平为2 6V，逻辑状态，负电平为-2-6V，另一逻辑状态。另一信号地c在RS-485上还有另一“使能”端子。 “使能”侧用于控制发送驱动器和

3、传输线的切断和连接。 当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高电阻状态，称为“第三状态”，即逻辑“1”和“0”不同的第三状态。 接收机也是对于发送侧的电平逻辑规定，接收端、发送端通过平衡双绞线将AA和BB建立对应，若接收侧AB之间(DT)(D ) - (D-)存在大于200mV的电平则输出正逻辑电平，若小于-200mV则输出负逻辑电平RS-485的信号在传输之前被分解为正负对称的2条线路(所谓的a，b信号线)，到达接收侧之后，减去信号恢复为原来的信号。 如果原始信号表示为(DT )，分解后的信号分别表示为(d )和(D-)，则从传输目的地传输原始信号和分解后的信号时的运算关系与(DT)=(D )

4、 - (D-)相同，如果该线路受到干扰，则2条传输线路上的信号分别表示为(D ) Noise 接收方一旦接收到该信号，则必须以恒定方式将其组合，如下所述： (dt)=(dnoise)-(dnoise )，因此，RS-485网络传输需要组合两个信号电缆以降低信号的共模干扰作用在通讯期间，电缆的双扭曲请求和抗干扰原理、阻抗匹配和手握力器方法请求(在电信电缆处的信号反射)将导致阻抗不连续和阻抗不整合的两个实例信号反射。 如图1所示，即使在阻抗不连续的情况下信号在传输线的末端处抵靠突然地线缆，在该位置处也发生反射。 该信号反射的原理类似于光从一种介质进入另一种介质时产生反射。消除这种反射的方法必须在电

5、缆的末端跨过与电缆特性阻抗相同大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。 由于通过线缆的信号传输是双向的，因此如图2中所示，同样大小的端接电阻可以被传递到电信电缆的另一端。 理论上分析，只要传输电缆的末端穿过与电缆特性阻抗匹配的终端电阻，就不会再发生信号反射现象。 然而，在实现的应用中，传输线缆的特性阻抗与诸如通讯波特率的应用环境相关联，并且特性阻抗不完全等于端接电阻，因此，存在少量信号反射。 为了减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用增加噪声抑制和偏置电阻的方法。 在实际应用中，为了简单起见，采用总是对相对小的反射信号施加偏压电阻的方法，而引起信号反射的另一原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗的不整

6、合。 这种原因导致的反射主要指示出当通讯线路空闲时网络整体数据是紊乱的。 信号反射对数据传输的影响是因为反射信号激活接收器输入的比较仪，使接收器接收错误的信号以及引起CRC校验错误或整个数据信息帧错误。 在、男低音匹配中，如图1a所示，有加入匹配电阻的两种方法。 在位于男低音两端的差动通讯端口VA和VB之间跨过120匹配电阻，减少不整合的反射、噪声吸收，有效地抑制噪声干扰作用。 但是，匹配电阻会消耗大电流，因此不适用于电功耗限制严格的系统。另一个相对省电的匹配牛鼻子是RC匹配(图2 )用一个电容器c截断直流成分，虽然可以节省大部分功率，但电容器c的可能值是个难点，需要在电功耗和匹配质量之间进行

7、权衡。 除了上述两个以外，有使用二极管的匹配牛鼻子(图3 )，该结果没有实现真正的匹配，但是利用二极管的钳位作用，实现迅速减少反射信号而改善信号质量的目的，节能效果显着。 QSA网络中每个通道的RS-485通讯端口256个通讯设备(6711或终端)。 网络拓扑结构一般采用总线型结构，不通讯端口环型或星空卫视型的网络。 建构网络时，请注意在各分支采用双绞线作为男低音，牵着各通讯设备的手，尽量缩短从男低音到各通讯设备的引线长度，将引线中的反射信号对男低音信号的影响最小化。 图3表示在实际应用中常见的误连接方式(a、b、c )和正确的连接方式(d、e、f )。 a、b、c这三种网络连接虽然不正确，但

8、是在短距离、低速度下可以正常动作，但是随着通讯距离的延长或通讯速度的提高，其不良影响越来越严重，主要原因是信号在各个支路的末端反射后与原信号重叠，信号质量降低。 当留心到男低音特性阻抗的连续性时，在阻抗间断点中发生信号的反射。 在男低音的不同区段使用不同的缆线、在某个区段的男低音上紧密地安装有多个收发器、或者在男低音上引出过长的分支线时，容易发生此类不连续性。 也就是说，男低音应该提供单个连续的信号信道。、雷电脉冲和静电脉冲RS-485接收机差动输入端子对“地”的共模电压允许-7 12V，超过该范围的超电势瞬时变化可能破坏解老虎钳，超电势瞬时变化的原因通常为雷电、静电放电、电源系统的开关噪声等

9、，例如人体接触芯片的端子引起静电放电其电压高的雷电感应在RS-485传输线引起的瞬低干扰作用，其能量可瞬间烧毁连接传输线的所有去老虎钳！ 当构成RS-485的总线网时，双绞线作为传输线路，传输线路一般在室外沿着电缆沟铺设，经常发生雷雨季节雷在传输线路上引起的瞬低干扰作用破坏解老虎钳，并且RS-485的网络拓扑图一般采用终端匹配的总线型结构， 由于通常连接各节点，雷电的瞬间降低导致传输线上的多数，现在，我们以485防雷管为基础来建构一次和二次二级防雷电路，能够实现RS485接口的整体防雷与过电压保护。 图中的F1/F2/F3为485防雷管，分别提供了线间和线间的雷电涌过电压保护，485防雷管的快

10、速反应特性保证了雷电涌超电势及时逃走，电涌吸收能大的特性保证了在逃走过程中防雷管本身不受到破坏。 发射过程中产生的瞬态大电流会在电路中引起间谍电压，该电压幅度随电路和解老虎钳的选择而异，在几十伏到几百伏之间，宽度从几十纳秒到几百纳秒，由于脉宽狭窄，能量不大。 在二次保护中使用TVS管，其作用是吸收上述的间谍时钟电压，将其可靠地钳住在安全电压范围内。 图中的R24/R29选择小型电阻，受到很大的过渡功率，其作用是隔离电路。 该电路在防止闪电击超电势的基础上，形成了对RS485的整体防护。 如果RS-485接地问题的接地处理不当，可能会导致电子系统无法稳定工作，威胁系统的安全。 RS-485传输网

11、络的接地也很重要。 接地系统忽略影响整个网络的稳定性，特别是在工作环境差、传输距离远的情况下，对接地的要求更严格，否则接口破损率就高。 在大多数情况下，连接RS-485通讯网络链接时，只需用一对双绞线连接各接口的“a”、“b”端。 忽略信号地的连接，这种连接方法往往能正常工作，但掩盖了很大的风险。 共模噪声问题： RS-485接口全部采用差动方式传输信号的方式，不需要检测某参照点的信号，系统只需检测两线间的电位差即可。 然而，人们无视收发器的固定共模电压范围(例如RS-485收发器的共模电压范围)为- 7到-7 12V，而只要满足以上条件，整个网络就可正常地起作用。 如果网络线路内的共模电压超

12、过该范围，则会影响通讯的稳定可靠性，有时还会损坏接口。 当发送驱动器a向接收机b发送数据时，发送驱动器a的输出共模电压为VOS，并且由于两个系统具有各自独立的接地系统，所以存在地电位差VGPD。 于是，接收器的输入端子的共模电压VCM为VCM=VOS VGPD。 RS-485标准规定了VOS3V，但VGPD可能大幅(十几伏到几十伏)，伴随强的干扰作用信号，接收共模输入VCM超过正常范围，在传输线路上产生干扰作用电流，若轻则影响正常通讯，若重则损坏通讯接口电路电压电流的变化通过引线传输的情况有两种形态，将其称为“共模”和“差动模式”。 机器的通讯线上有2根导线，这些个2根导线作为往返线发送RS4

13、85信号。 但是，除了这两根导线以外，通常还有第三导体。 这就是“避雷线”。声干扰电压和电流被分类为两条导线分别作为往返线路传输和两条导线分别作为往返线路传输这两种，另一种是两条导线形成路径，避雷线在返回路径传输。 前者被称为“差动模式”，后者被称为“共模”。 出于上述理由，RS-485采用了差动平衡传输方式，但RS-485网络整体需要低电阻的信号地。 用低电阻的信号地连接2个接口的动作地，使共模干扰电压VGPD短路。 该信号点为附加的一条线路(非屏蔽双绞线)或屏蔽双绞线的屏蔽层(然而，抗扰度会降低)，其可以分别连接两个网络设备的网络平衡线接口。 值得注意的是，该方法仅对高电阻型共模噪声有效，

14、由于噪声源的内阻大，短路后不会形成大的接地环电流，不会对通讯造成大的影响。 如果共模干扰作用源内部电阻低，则在接地线上形成大的环路电流，对正常的通讯产生影响。 如果噪声源的内部电阻非常小，则可以对接地线施加限流电阻来限制噪声电流。 接地电阻的增加可能会使共模电压上升，但如果控制在适当的范围内，则不会影响正常的通讯。 采用浮动技术，切断接地环路。 这是一种普遍有效的方法，公司目前的系统采用了这种方法。 在共模噪声的内部电阻小时上述方法不顺利的情况下，可以考虑通过使引入噪声的节点(例如，处于严酷的作业环境中的现场设备)浮起(即，从框体或大地隔离系统的电路地)，切断接地环路，不形成大的环路电流RS4

15、85网络故障判断方法，RS-485是一种低成本、易操作的电信系统，但稳定性弱则云同步相互牵引性强，通常一个网络设备故障就会导致系统整体或局部的麻痹症，而且很难判断。 虽然系统基本上正常，但有时会发生通讯失败(一般来说是远离主动侧设备的从设备)，有时会出现没有或无法正常通讯的情况。 一般来说，由于网络工程不合理，系统的可靠性处于临界状态，需要重点检查网络结构、线缆及网络的阻抗匹配等，如果变更布线、使中继模块与网络节点整体的通讯不正常， 首先，如果主动侧的网络设备正常应该怀疑有木有，一般用设备直接连接等方法进行通讯测试，进而判断故障原因是在主动侧设备上还是在与主动侧设备相连的网络上的系统完全麻痹症

16、，则某网络设备的通讯芯片的VA、VB对电源造成破坏，VA， VB间的差模式电压为零，对地的共模电压大于3V时，可以调查共模电压的大小，共模电压越大越接近故障点，相反越远。 男低音上的多个连续网络老虎钳无法正常通讯。 一般来说，这是由于其中一个网络解老虎钳的通讯故障。 一个网络设备的通讯故障是由于附近的23个网络设备(一般来说是后续)不能通讯，使其一个一个地脱离男低音，例如，在某个网络设备脱离后，男低音恢复正常，说明该网络设备发生故障的某个解老虎钳长发报警系统网络构成、报警系统由用户终端(6100系列及8000系列用户终端)、6711大厦支重轮、6100HUB2中继器、6801前道工序控制支重轮

17、和监视中心软件构成。 监视中心由作业软件、警报软件、6801前道工序控制支重轮、监视中心服务(订正机)、打印机等构成。 联网监控中心系统软件以485男低音24小时实时游动哨监测整个网络的6711楼宇支重轮的工作状况，通过楼宇支重轮积极监测下属的用户终端的工作状况；通过楼宇支重轮，存储传输报警信息并传达至计算机监测过程中一般二级系统的游动哨速度小于国家标准规定的5秒(重大错误符号除外)。 终端的信号传输6711、6801将要求针对每个建筑物控制功能连接最多114个用户终端(工程指导通常为100个终端)，并分配给平均四个通讯端口。 楼道控制支重轮可以调节集中用户终端与中心系统之间的通讯，积极收集辖区内各终端男公关与其配置的智能探测器的工作情况，将收集到的信息存储到楼道控制支重轮的存储器，在上位机软件对该楼道控制小滚珠进行巡回检查时， 楼道控制小滚珠立即打包这些个的信息，在网络QSA