ModbusTRU多台设备如何连接?分支布线?为什么要加终端电阻?

科技行道者胡 2024-04-08 12:14:33

目录

1. RS485总线连接采用什么样的线缆呢? 1

2. 多台RS485设备如何连接呢? 1

3. RS485总线为什么要采用手拉手结构,而不能采用星型连接呢? 2

4. RS485总线在连接时为什么要屏蔽接地? 2

5. 什么叫共模干扰和差模干扰?如何消除通讯线上的干扰? 3

6. 什么情况下在RS485总线上要增加终端电阻? 4

8. 在RS485通讯中,最大传输距离是多少? 4

1. RS485总线连接采用什么样的线缆呢?

必须采用国际上通行的屏蔽双绞线。推荐用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),线材特性阻抗120Ω。

采用屏蔽双绞线有助于减少和消除两根RS485 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。

2. 多台RS485设备如何连接呢?

使用屏蔽双绞线,采用手拉手菊花链式拓扑结构将网关和各串行设备节点连接起来,并在网络起始端和末尾端设备的RS485+和RS485-之间各并接一个120Ω电阻以减少信号在两端的反射。

3. RS485总线为什么要采用手拉手结构,而不能采用星型连接呢?

在没有借助RS485集线器或RS485中继器直接将RS485总线连接布设成星型连接或树形连接时,很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在RS485布线过程中,在无中继时直接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。因而建议在布线时就采用规范要求的手拉手连接方式,便于后期问题的排查。

4. RS485总线在连接时为什么要屏蔽接地?

在很多技术文档中,都提到RS485总线必须要接地,但是没有详细的提出如何接地。严格的说,RS485 总线必须要单点可靠接地。

RS485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使用屏蔽线将所有RS485设备的信号地连接在一起,由一点可靠接入大地。

单点就是整个RS485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RS485线路的地线必须要有良好的接触,从而保证电压一致。

5. 什么叫共模干扰和差模干扰?如何消除通讯线上的干扰?

RS485通信线由两根双绞线组成,它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置电阻, 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)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)

6. 什么情况下在RS485总线上要增加终端电阻?

RS485总线随着传输距离的延长,会产生回波反射信号,为避免信号反射,导致信号传输不稳定,当线缆长度较长时(譬如超过100米),数据传输线必须有终点,并且分支长度尽可能的短。正确的终端需要终端电阻RT匹配,其值为传输线的特性阻抗Z0。RS-485标准建议线缆的Z0=120Ω。电缆干线通常终端匹配120Ω的电阻,线缆的首末尾处各一个。

7. RS485总线可挂接多少个设备?

一条总线上可挂接的RS485设备个数,由这些设备的RS485转换器的负载能力决定。一般RS485 芯片负载能力有三个级别32 台,128 台和256 台。通常所使用的RS485设备的负载能力是32台。

8. 在RS485通讯中,最大传输距离是多少?

理论上RS485总线无中继通信距离为1200M,但这只是RS485总线结构理论上并且在理想环境下才有的。通讯线材优质达标, 波特率9600bps, 只有一台RS485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,通常RS485总线实际稳定的通讯距离远远达不到1200 米。

负载设备多, 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。

实际使用中建议总线延伸距离总长超出1000米时,就需要使用RS485总线中继器进行延伸。

下图提供了较为保守的电缆长度和数据速率变化曲线。

使用高数据速率时,只能使用较短线缆。使用低数据速率时,可以使用较长的线缆。对应低速率应用,电缆的直流电阻通过在电缆压降增加了噪声裕量,限制了电缆长度。使用高速率应用时,电缆的交流效应限制了信号质量,限制电缆长度。

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科技行道者胡

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