西门子3VA1196-3GD42-0AA0

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rs-485（rs232转rs485）总线接口作为多点、差分的规范，现已成为业界应用较为广泛的标准通信接口之一。rs-485标准只对接口的电气特性做出了规定，而不涉及接插件、电缆或协议，因此，用户可在此基础上建立自己的高层通信协议。

rs-485总线通信模式由于具有结构简单、价格低廉、通信距离和速率适当等特点而被广泛应用于、智能化集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。但rs485总线存在自适应、自保护功能脆弱等缺点，如不注意一些细节的处理，常出现通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高rs-485总线的运行可靠性至关重要。

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。

总线节点以菊花链或总线拓扑方式联网。也就是说，每个节点都通过很短的线头连接到主线缆。该接口总线通常设计为用于半双工传输，也就是说它只用一对信号线，驱动数据和接收数据只能在不同时刻出现在信号线上。

至于rs485电缆（rs485转rs232） ，在一般场合采用普通的双绞线就可以，在要求比较高的环境下可以采用带屏蔽层的同轴电缆。

光电隔离电路

在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然rs-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压**过rs-485的极限接收电压，即大于+12v或小于－7v时，就再也无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

解决此类问题的方法是通过dc-dc将系统和rs-485收发器的电源隔离；通过光耦将信号隔离，共模电压的影响。

信号的反射（并接终接电阻进行匹配）

在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。 阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。

总线隔离 （在接口线与总线间串接低阻且跨接）

rs-485总线为并接式二线制接口,一旦有一只芯片故障就可能将总线 “拉死”,因此对其二线口 va ,vb 与总线之间各串接一只 4～10 ω的 ptc 电阻,同时与地之间各跨接5 v 的 tvs 二极管,以线路浪涌干扰。此外应该合理选用芯片。例如,对外置设备为防止强电磁冲击,建议选用防雷击芯片。

地线问题

（1）共模干扰问题

rs一485接口采用差分方式传输信号，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。但应该注意的是，收发器只有在共模电压不**出一定范围(一7~+12 v)的条件下才能正常工作。当共模电压**出此范围就会影响通信的可靠，直至损坏接口。

（2）电磁干辐射（emi）问题

驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如果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。因此,尽管是差分传输,对于 rs 485 网络来讲,一条低阻的信号地还是需要的。

1.引言

七十年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末，随着大规模的出现，微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如此，还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和技术的成熟和发展，控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如）无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是技术的产生。

现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络（infranet）。80年代以来，各种现场总线技术开始出现，人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高，从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(isa)于1984年开始制订现场总线标准，在欧洲有德国的profibus和法国的fip等，各种现场总线标准陆续形成。其中主要的有：基金会现场总线ff（foundation fieldbus）、控制局域网络can（controller area network）、局部操作网络lonworks（local operating network）、过程现场总线profibus（process field bus）和hart协议(highway addressable remote transducer)等。但是不论如何，制定单一的开放国际现场总线标准是发展的必然。

2.现场总线技术及其特点

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。现有的多数现场设备，为提高其性能价格比，在实现其内部操作时都采用了微处理器和数字化元件，于是就提出了必须在这些领域的数字设备之间实现的要求。

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。它综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字一模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连的通信与控制系统。现场总线则是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，其基础是智能仪表。分散在各个工业现场的智能仪表通过数字现场总线连为一体，并与控制室中的控制器和监视器一起共同构成现场总线控制系统fsc。通过遵循一定的国际标准，可以将不同厂商的现场总线产品集成在同一套fcs中，具有互换性和互操作性。fcs把传统的控制功能进一步下放到现场智能仪表，由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。现场仪表的数据（包括采集的数据和诊断数据）通过现场总线传到控制室的控制设备上，控制室的控制设备用来监视各个现场仪表的运行状态，保存各智能仪表上传的数据，同时完成少量现场仪表无法完成的高级控制功能。另外，fcs还可通过网关和企业的上级管理网络相连，以便企业管理者掌握**手资料，为决策提供依据。所以现场总线具有以下**特点：

2.1开放性

现场总线控制系统（fcs）采用公开化的通信协议，遵守同一通信标准的不同厂商的设备之间可以互连及实现信息交换。用户可以灵活选用不同厂商的现场总线产品来组成实际的控制系统，达到较佳的系统集成。

2.2 互操作性

互操作性是指不同厂商的控制设备不仅可以互相通信，而且可以统一组态，实现同一的控制策略和“即插即用”，不同厂商的性能相同的设备可以互换。

2.3 灵活的网络拓扑结构

现场总线控制系统可以根据复杂的现场情况组成不同的网络拓扑结构，如树型、星型、总线型和层次化网络结构等。

2.4 系统结构的高度分散性

现场设备本身属于智能化设备，具有独立自动控制的基本功能，从而从根本上改变了dcs的集中与分散相结合的体系结构，形成了一种全新的分布式控制系统，实现了控制功能的彻底分散，提高了控制系统的可靠性，简化了控制系统的结构。现场总线与上一级网络断开后仍可维持底层设备的独立正常运行，其智能程度大大加强。

2.5 现场设备的高度智能化

传统的dcs使用相对集中的控制站，其控制站由cpu单元和输入/输出单元等组成。现场总线控制系统则将dcs的控制站功能彻底分散到现场控制设备，仅靠现场总线设备就可以实现自动控制的基本功能，如数据采集与补偿、pid运算和控制、设备自校验和自诊断等功能。系统的操作员可以在控制室实现远程监控，设定或调整现场设备的运行参数,还能借助现场设备的自诊断功能对故障进行定位和诊断。

2.6 对环境的高度适应性

现场总线是专为工业现场设计的，它可以使用双绞线、同轴电缆、光缆和无线的方式来传送数据，具有很强的抗干扰能力。常用的线是廉价的双绞线，并允许现场设各利用线进行供电，还能满足本质安全防爆要求。