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S-485，接口，通信
1、 概述
随着数字技术的发展和计算机日益广泛的应用，现在一个系统往往由多台计算机组成，需要解决多站、远距离通信的问题。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485收发器。RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。使用RS-485总线，一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其得到了广泛的应用
2、 RS-485总线的理论
在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的基础上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。
RS-485标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，具体规格要求：
· 的输入电阻RIN≥12kΩ
· 驱动器能输出±7V的共模电压
· 输入端的电容≤50pF
· 在节点数为32个，配置了120Ω的终端电阻的情况下，驱动器至少还能输出电压1.5V（终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关）
· 的输入灵敏度为200mV（即（V+）-（V-）≥0.2V，表示信号"0"；（V+）-（V-）≤-0.2V，表示信号"1"）
因为RS-485的远距离、多节点（32个）以及传输线的特性，使得EIA RS-485成为工业应用中的可以选择标准。
基于此，RS-485的自动化领域的应用非常广泛，但是在实际工程中RS-485总线运用仍然存在着很多问题，影响了工程的质量，为工程施工带来了很多的不方便。
1、 阻抗不连续
信号在传输过程中如果遇到阻抗突变，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，就是尽量保持传输线阻抗连续，实际工程中在电缆线的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻的原理就是为了减小信号反射。
从理论析，在传输电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻，就能有效的减少信号反射。但是，在实现应用中，由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等应用环境有关，特性阻抗不可能与终端电阻完全相等，因此或多或少的信号反射还会存在。信号反射对的影响，归根结底是因为反射信号触发了输入端的比较器，使收到了错误的信号，导致CRC校验错误或整个数据帧错误。这种情况是无法改变的，只有尽量去避免它。
2、RS-485接地问题
仅仅用一对双绞线将各个接口的A、B端连接起来，而不对RS-485通信链路的信号接地，在某些情况下也可以工作，但给系统埋下了隐患。RS-485接口采用差分方式传输信号并不需要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(-7V至+12V)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。如图1所示，当发送器A向B发送数据时，发送器A的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统存在着地电位差VGPD，那么输入端的共模电压就会达到VCM=VOS+VGPD。RS-485标准规定VOS≤3V，但VGPD可能会有很大幅度(十几伏甚至数十伏)，并可能伴有强干扰信号致使共模输入VCM**出正常围，在信号线上产生干扰电流轻则影响正常通信，重则损坏设备。3、RS-485的总线结构及传输距离
RS-485支持半双工或全双工模式。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，较好采用一条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较低。在使用RS485接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的较大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。当数据信号速率降低到90Kbit/S以下时，定较大允许的信号损失为6d时，则电缆长度被限制在1200M。实际上，在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度。当使用不同线径的电缆。则取得的较大电缆长度是不相同的。
3方案设计
以下以一个例子来说明RS-485的应用：
一个大学食堂有三层，有12台，每层楼有4台，他们是RS-485的接口，控制的电脑接RS-232接口,传统的解决方案是：
采用这种老式布线结构存在以下几种缺陷。
1>、RS-485总线受差分信号传输特点的限制总线长度一般在1200米左右，采用这种老式布线结构，可布线覆盖面积十分有限（一般为几百平方米）。有时为了拓宽传输距离不得不采用中继器。同时亦加大了布线过程中出现问题的可能性。
2>、一般大型考勤门禁系统都装有为数众多的门禁控制器，采用这种老式布线结构，所有门禁控制器共享同一根RS-485总线。当任一控制器RS-485端口短路，都会影响整个门禁系统的正常工作。在众多的门禁控制器中查找故障所在，不仅加大了工作量，也增加了维护成本。
3>、由于RS-485总线布线比较复杂，在考勤门禁系统中绝大部分工程费用和时间都浪费在布线环节。而RS-485总线布线的复杂程度与总线的长短和设备的挂接数目有很大关系。特别在大型系统中显得由为**。采用这种老式布线结构无疑加大了布线的难度。
4>、由于地理环境的原因，在相距一定距离的设备之间总是存在地电位不平衡的问题。有时即使距离很近问题依然存在。这种环境造成的因素，在老式布线结构中很难综合解决。甚至造成整个系统无法启动。虽然通过处理地电位可暂时解决部分问题，但时隔不久同样问题又会再次出现。
针对上面出现的一些缺陷，三旺通信公司开发出一款新产品，它采用*特的等位分差隔离技术和的总线分割集中技术能有效解决工程布线中常见的地电位差异、阻抗匹配及雷击问题。用户可以轻易改善RS-485/RS-422总线结构，分割网段，提高通信可靠性。当雷击或者设备故障产生时，出现问题的网段将被隔离，以确保其他网段的正常工作。重新的解决方案如下：
应用此方案可以有效的解决采用**种方案存在的缺陷，它有如下几点好处：
1>、采用星型结构连接RS-485总线，在有效利用接口的情况下布线覆盖面积大大提高（一般为几平方千米）。
2>、有八个下位机端口，且每个端口都具有短路保护功能，并能工作在关断模式。对大型考勤门禁系统，通过分摊门禁控制器到八个端口不仅可以减少单个RS-485总线的负荷，同时有效的提高了整个系统的可靠性。当任一控制器RS-485端口短路，只会影响其所在RS-485总线系统，不会影响其他接口连接的RS-485系统的正常工作。
3>、可以使得RS-485系统布线过程变的简单和快洁，从而有效的减少了工程的费用和时间。
4>、各端口间存在3000V隔离。对于由环境问题带来的布线问题，只需把问题显著的区域用单独端口进行连接集中处理，将会有效的解决地电位带来的布线问题。
4、注意事项
4．1 很多人往往都误认为RS-422串行接口是RS-485串行接口的全双工版本，实际上，它们在电器特性上存在着不少差异，共模电压范围和输入电阻不同使得该两个标准适用于不同的应用领域。RS-485串行接口的驱动器可用于RS-422串行接口的应用中，因为RS-485串行接口满足所有的RS-422串行接口性能参数，反之则不能成立。对于RS-485串行接口的驱动器，共模电压的输出范围是-7V和+12V之间；对于RS-422串行接口的驱动器，该项性能指标仅有±7V。RS-422串行接口的较小输入电阻是4KΩ；而RS-485串行接口的较小输入电阻则是12KΩ。
4．2 RS-485总线在实际工程中总是出现一些接线的问题，注意，在接传输线时一定要用同样的双绞线或者同样的电缆，有些人一段使用双绞线，由于双绞线长度不够或者在中间接上一段电话线或者是其他的线，这样阻抗就不连续，产生很大的反射信号，通信的是不能正常进行的。
随着传统的DCS技术的发展，出现了多种系统联网方式，但其网络体系结构存在着许多不尽人意的地方。总的来说有如下几个主要问题：
1．开发技术相当复杂。在绝大多数情况下，以微处理器为核心的调节器被硬性地*执行一组特定的任务，其通讯由一个具有“网关”作用的专用网络来完成，而这种“网关”的大部分程序是由用户编写的，其复杂性也就可想而知。
2．组网手段及网络结构不灵活、开发系统费用也相当高。因为很多基本调节器执行的都是特定的任务。
3．现场仪表陈旧的一对一模拟信号传输方式。由于工业生产现场环境十分恶劣，既有各种电磁场干扰，又有各种酸、碱、盐等腐蚀性有害物质，还有高温、低温、高湿度以及各种粉尘，所以对于通讯网络中的控制站和输人输出单元，现场仪表仍采用陈旧的一对一模拟信号传输方式以克服恶劣环境对网络系统的影响。
一、FieldBus、Ethernet和OPC技术
现场总线（FieldBus）是一类工业数据总线，是自动化领域中计算机通讯系统较底层的网络。它从总线标准、产品检验到信息发布都是面向所有制造商和用户公开的，这样系统的通讯网络就可以方便地和其他系统网络或高速网络相连接。现场总线还特别强调互操作性、互换性，设备的可集成性也很好。采用现场总线可以大大降低自动化系统的投资，仅系统布线、安装、维护等费用，就比传统的自动化系统如（DCS）减少了66%。
以太网（Ethernet）是一种成熟、快速的网络协议，于推出，而后被制定为IEEE802. 3。1990年2月该标准被国际化组织所采纳，正式成为ISO/ IEEE8802. 3国际标准。二十几年间，以太网从较初的1OMbps过渡到100Mbps快速以太网和交换式以太网，直至发展到现在的千兆以太网和光纤以太网。在过去的五年中，以太网标准在确定性、速度和优先法则方面有了很大提高，现已成为整个企业范围的企业层和控制层的主要网络技术。在新的工业控制网络体系结构中，以太网贯穿于整个网络的各个层次，在提高了带宽、缩短了响应时间的同时，凭借其良好的互连性和可扩展性形成了真正的开放式网络。
OPC（OLE for Process Control）是由OPC基金会提出的一种非专业性的技术规范，其目的是为了使不同供应厂商的设备和应用程序之间的软件接口标准化，使它们相互之间的数据交换更加简单。它提供了一种访向工业控制中的站端数据的通用方式，是一种建立在OLE /COM和DOOM之上的专门适用于工业控制过程的标准，按照这种标准设计调度自动化系统，可使不同厂家的产品实现通用化，使系统能真正实现开放。基于OPC规范所形成的OPC服务器/客户端程序作为工控系统的中间部件，在现代工业控制领域正得到日益广泛的应用。3基于FieldBus、Ethernet和OPC技术的OCS系统的网络体系结构
基于FieldBus、Ethernet和OPC这三种技术的优点以及传统DCS系统在网络通讯方面的缺点，我们提出了这样一种DCS系统：
（一）现场控制网（连接现场设备和控制层）
该级网络由目前流行的Profibus， Devicenet， Modbus， Lonworks以及我们自行开发的RS-48S等几种总线组成，其功能是实现现场装置（安装在制造或过程区域）和控制站（位于控制室内）之间的数据通讯，是整个控制系统较底层的网络。
（二）过程监控网（连接控制层和监控操作层）和信息网（连接监控操作层和信息管理层）
这两级网络全部采用工业以太网专题">工业以太网。过程监控网能实现控制层同层设备相互之间以及控制层和监控管理层之间信息的交换，达到监控和管理的功能；各个子控制系统的数据则通过信息网上传到信息管理层，以便在该层实现整个系统信息的优化、管理和调度等。
平台所没有的，这是根据工业控制系统实际情况添加的，它表示实际工业系统的一个网络平台。4网络各层具体功能及特点
这套DCS系统的控制层由Siemens的S7-300系统、AB的SLC500系统、GE的Series 90-30系统以及HolleyWell的DCSUMC800系统等组成。另外还有Lonworks系统和一套自行研发的PC-Based系统。
控制站通过现场总线通讯网络将分散在现场（或现场附近）的智能变送器、智能仪表以及执行数据采制功能的控制器等现场设备与位于操作中心（或监视中心）的各个操作管理站连接起来，实现了分散控制、集中管理的功能。如Siemens的S7-300系统，可以通过CPU315-2DP的DP通讯口以主从方式下挂S7-200PLC;ET200系列、支持DP协议的矢量变频器和智能传感器以及其他支持DP协议的任何第三方产品。现场总线具有实时、可靠、、使用方便等特点，其在控制系统设备级的应用，很好地解决了上几代控制系统遗留的问题。从信号标准、通讯标准到系统标准，从体系结构、设计方法、安装调试到产品结构都产生了性的变化，既实现了分散控制的功能，又实现了采集点执行器等的就近安装，减少了系统布线。
监控操作层由数台基于bbbbbbs NT操作系统的工业控制计算机（IPC ）组成，各个系统控制站所得到的工业现场的过程数据通过Industrial Ethernet上传到位于该层的相应IPC。该层的人机界面由通用的软件（如iFix，Intouch等）提供，使得系统操作人员可以全面及时地了解系统的运行情况，对生产过程进行适当的调节控制。
一般说来，软件都是在bbbbbbs操作系统基础上开发的，符合真正的32位Microsoft Win32规范，具有很强的通用性、兼容性、可扩展性，且具有很直观的图形化人机界面，支持分布式客户机/服务器结构和DDE／OLE／OPC、SQL/ODBC等标准数据交换和共享规范。软件与系统控制站连接的驱动方式既可以是传统的I/O或DDE驱动方式，也可以通过OPC通道进行。而且现在的软件（如iFix、WinCC等国外软件以及KingView、ControX2000等国产软件）一般都自带OPC服务器和OPC客户机功能，通过软件的OPC服务器功能，用户可以方便地实现对其它支持OPC客户机的应用程序与软件之间的数据通讯的监控和调用；软件利用其OPC客户机功能还可以方便地同其他专用OPC服务器以及具有OPC服务器功能的软件进行数据交换。
信息管理层是整个自动化系统的较高层，在这一层可以综观整个自动化系统的全貌，并通过相应的处理软件实现整个系统控制的较优化。在实际的工业系统中，图1虚线框中表示的节点由一个数据处理应用节点和一个厂级数据库节点组成。厂级数据库我们采用GE公司的iHistorianTM，它是新一代企业级实时历史数据库平台，可以采集多种类型的数据源（如OPC;SA和CSV/XML等）。信息管理层还设有两个OPC Client，它们通过OPC方式与各个子系统进行数据通讯，实现对整个系统的监控。目前OPC这种方式只能在一个工作组或一个域中进行，这是它的一点缺陷。
二、OPC服务器的数据存取方法
OPC采用的是OLE/COM/DOOM技术，应用软件可以使用Visual C＋＋、Visual Basic、Delphi、PowerBuilder等语言进行开发。除了要设置OPC远程服务器，本地服务器也需要进行分布式COM设置，设置项目包括身份验级别，访问权限，启动权限以及身份标识。编写客户机程序具体步骤如下（开发语言为Visual Ba-sic6.0）：
1．安装动态连接库OPCDAAuto. dll，通过“引用”选择OPCAutomation 2. 0
2．在公共窗口中声明OPC对象相关变量
Option ExplicitOption Base 1
Dim WithEvents myServer As OPCServer
Dim WithEvents myGroups As OPCGroups
Dim WithEvents myGroup As OPCGroup
Dim myItems As OPCItems
Dim ServerHandle （） As Long
......
3．连接OPC服务器和建立OPC组
调用OPC服务器对象的“Connect”方法同OPC服务器连接，在连接远程的时候，需要*作为选用参数的远程计算机名。Dim.AIIOPCServers As VariantDim i As Integer
，创建一个OPC服务器对象
Set AnOPCServer＝New OPCServer
’显示存在的服务器
Al10PCServers=AnOPCServer．GetOPCServers
For， i=LBound（AIIOPCServers）To UBound（Al10PCServers）
AvailableOPCServerList．AddItem Al10PCServers（i）
Next I
，连接服务器和建立OPC组
Set myServer＝New OPCServer
myServer，Connect strProgID， strNode
Set myGroups＝myServer. OPCGroups
Set myGroup=myGroups. Add（“……”）
4．添加OPC标签
对OPC服务器进行访问前，必须先在OPC组里添加要访问的OPC标签，OPCltem对象并服务器返回的ServerHandle数值。Set myltems＝myGroup．OPCItems
myitems. AddItems ItemNum， ItemName， ClientHandle， ServerHandle， ItemError
5．断开OPC客户机与服务器的连接。
连接OPC服务器的OPC应用程序，在退出前必须断开与OPC服务器的连接，否则OPC服务器使用的计算机资源不会被释放。如果重复出现这样的问题，连续运转的自动控制系统可能会因计算机资源渐渐枯竭而发生严重问题。
myltems.RemoveAll
myGroups RemoveAll
Set myltems＝Nothing
Set myGroups＝Nothing
Set myGroup＝Nothing
myServer．Disconnect
Set myOPCServer＝Nothing
以上是编写OPC客户机程序的基本步骤。
三、结束语
在工业控制中，采用Industrial Ethernet和OPC技术可以方便地实现面向过程控制的DCS系统和面向生产管理与生产调度系统的MIS集成，采用FieldBus技术则可以将计算机控制系统向生产过程的底层渗透，将系统中的过程级工作站下沉到现场工作站。
本文所提出的这套DCS实验系统经开发调试证明实时性、准确性、可靠性都比较高，且整个系统具有开放性的特点：硬件和软件均采用开放式、标准化和模块化设计；系统的积木式结构可以灵活配置，以适应不同用户的需求；还可以根据具体的生产要求，灵活改变系统的网络结构和系统的大小配置。
http://zhangqueena.b2b168.com
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主要经营电气相关产品。
单位注册资金单位注册资金人民币 100 万元以下。
价格战，是很多行业都有过的恶性竞争，不少厂家为了在价格战役中获胜，不惜以牺牲产品质量为代价，而我们公司坚决杜绝价格战，坚持用优质的原材料及先进的技术确保产品质量，确保消费者的合法利益。
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