RS485总线集线器设计【文献综述】.pdfVIP

毕业设计（论文）文献综述 题目： RS485总线集线器设计 专业：电子信息工程 1前言 在当今信息通讯高速发展的阶段，人们在充分享受网络给人类带来的喜悦。 随着网络的普及和发展，使得各种控制设备网络化成为可能。自动化监控、安全 防护、门禁考勤及工业自动化系统得到迅速普及和应用。在工业控制设备之间中 长距离通信的诸多方案中，RS-485 系统总线因硬件设计简单、控制方便、成本 低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动测控等领域。 由于标准制定时间早，RS485总线应用广泛，特别在国内具有很强的影响力。 目前许多厂家生产的设备大多提供接口，并以此为标准。例如许多集中式水表采 集器、集中式电表生产厂家的产品都内置RS458芯片，提供信号输出接口。现在 新开发的各种产品，厂家还是习惯于沿用这种标准。其次，与应用普遍且为计算 机标准配置的接口的转换器或设备十分常见和通用，这更增加了总线的应用广泛 性。总线技术实现成本低廉，传输距离较远，通讯可靠，抗干扰能力强，可实现 多点通一讯现在的通用技术已可以带到个节点。另外，一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，因此较其它标准更具有灵活性。 在工业控制及测量领域较为常用的网络之一就是物理层采用RS-485通信接 口所组成的工控设备网络。由于RS-485具有物理连接方便、抗干扰能力强、传 输距离远等特点,采用这种通信接口可以十分方便地将许多设备组成一个控制网 络。由于RS-485通信接口控制芯片的成本低廉且技术成熟,所以现在许多仪表生 产厂商都可以开发出支持 RS-485 通信接口的仪表,并通过这个接口实现多个仪 表的组网及数据上传功能。对于RS-485通信接口的应用大体可分成以下三个方 面: （1）特殊用途测量仪表。由于现在的专用测量仪表已逐步智能化,其检测输 出的信号不再是一个单一的值,采用通常的 4~20mA 的电流信号已不能满足数据 传输的要求。 （2）智能数据采集I/O模块。在工控机测控系统中,随着技术的发展数据采 集I/O模块已得到了越来越广泛的应用。但这些I/O模块的输入输出通道和数据 转换模式一般是固定的,所以在一个工控系统必然会用到多个 I/O 模块,这就要 求在工控系统中能够使用一台工控计算机同时与多个I/O模块实现数据传输。而 RS-485通信接口就成为许多智能模块厂商所采用的通信方式。 （3）智能控制器及变频器等。现在的工业自动控制系统中大量地采用了智能 调节仪实现回路的调节控制,而变频器的应用也越来越广泛。要实现对这些设备 的集中数据采集及管理控制,就要求这些设备具备数据通讯的功能。而这些设备 就利用RS-485通信接口将多个智能仪表组成网络实现与工控计算机的数据通讯, 使得只占用很少工控机接口资源就可以管理尽可能多的设备。 随着RS485总线系统的广泛应用，RS485总线系统也越来越大，RS485总线 外挂的485设备越来越多，从而导致485总线的稳定性越来越差。现在市场上已 经有可以负载128，256台甚至400 台485设备的转换器，由于485总线使用总 线连接形式，形成如果有一个485设备出现问题，就导致整个485总线出现问题 的现象。所以从485总线的稳定性来说，当设备达到一定数量的时候，从概率上 分析，假设485总线上的485设备的无差错时间为99.9％，当有128个485设 备在一个总线上时，其无差错时间就是 99.9％的128次方，其无差错时间讯速 降为87.98％，再有RS-485 总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺 陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高 RS-485总线的运行稳定性及可靠性至关重要。 在实际数据通信系统应用中,由于设备数量多,发布较远,现场的各种干扰也 较大,往往通信的可靠性及质量不高,加之软硬件设计的不完善,使得实际工程应 用中RS-485总线的通信问题是系统不能高可靠运行的关键问题。 在使用 RS-485 总线时如果简单地按常规方法设计电路,在实际工程中经常 遇到的两个问题。一是通信数据收发的可靠性低的问题;二是在多机通信方式 , 一个节点的故障引起整个系统通信崩溃(箝线)。由于485总线为一线制，如果连 接成树型或星型，就会影响总线通信效果。为了保证总线的通信质量，就需要用 总