台达DVP-PLC RS-232/RS-485通信设计注意事项

    RS-232/RS-485通信在硬件配线上需遵守联机长度尽量短、远离强干扰源的原则。RS-232通信界面为1对1联机且联机长度通常较短，一般采用市售标准通信线或台达提供的通信线，均不致发生问题。但对于高速RS-485网络，因其距离长、通信速率快、站数多、信号衰减大，再加上接地电位不良、终端阻抗匹配、噪声干扰、配线方式等问题，若不加以处理，将造成通信品质低劣，甚至完全不能工作的情形。因此特别针对RS-485通信在硬件配线上需特别注意的事项条例进行说明，使用时应注意。

    一、站数限制

   DVP-PLC的通信站数虽多达254站，但RS-485界面的硬件驱动能力最多为16站，若超过16站就必须使用RS-485再生器(IFD-8510)，每一再生器可再加挂16站，直到达到站数限制254台为止。

    二、距离限制

    在使用RS-485接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载的数据信号传输允许最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。图12-1所示的最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG铜芯双绞电话电缆(线径为0.51mm)、线间旁路电容为52.5pF/m、终端负载电阻为100Ω时所得出的(曲线引自GB11014-89附录A)。由图12-1可知，当数据信号速率降低到90kbit/s以下时，假定最大允许的信号损失为6dBV时，则电缆长度被限制在1200m (4kft)。实际上，图12-1中的曲线是很保守的，在实用时完全可以取比它大的电缆长度。使用不同线径的电缆，则取得的最大电缆长度不相同。例如：当数据信号速率为600kbit/s时，采用24AWG电缆，由图12-1可知最大电缆长度是200m，若采用19AWG电缆（线径为0.91mm）则电缆长度将可以大于200m；若采用28AWG电缆（线径为0.32mm）则电缆长度只能小于200m。

    图12-1    RS-485标准界面传输速率(bit/s)与传输距离关系

    三、传输线限制

    必须使用具有外层屏蔽被覆的双绞线( Twisted Pair)。传输线的质量对传输信号影响极大。质量不佳的双绞线（如PVC介质双绞线）在传输速率高时信号衰减极大，传输距离将大幅缩短，且其抗干扰能力较差。在传输速率高、距离远或干扰大的场合，应使用高质量的双绞线（Polyethylene介质双绞线），其介质损失和PVC介质双绞线的损失相差可达1000倍，但在低传输速率且低干扰场合，PVC双绞线则为可接受又经济的选择。若传输距离过长导致信号衰减太大，也可用RS-485再生器(IFD-8510)放大信号。

    四、接线拓扑(Topology)

   RS-485接线中485节点要尽量减少与主干之间的距离，一般建议RS-485总线采用手牵手的总线拓扑结构，拓扑( Topology)即传输连结图形结构，RS-485接线拓扑必须为一站串一站方式，即所有传输线必须由第一站接至第二站，再由第二站接至第三站……依序逐一地接至最后一站。不容许星状连接及环状连接。

    五、SG接地

    虽然RS-485网络可以使用两条线连接，但较易受干扰，而且先决条件是任一站与站之间的接地电位差（共模电位）不得超过RS-485传输IC可容许的最大共模电压，否则RS-485将无法正常工作。

    使用上无论接地电位如何，均建议使用具有外层屏蔽地网包覆的双绞线，而将各站的SG均由此外层包覆地线予以连接，以清除共模电位，并提供传输信号的最短回路，能有效提高抗噪声性。

    六、终端电阻

    信号传输电路中各种传输线均有其特性阻抗（双绞线约为120Ω）。当信号在传输线中传输至终端时，若其终端阻抗和其特性阻抗不同时，将会造成回波反射信号，而使信号波形失真（凹陷或凸出）。这种失真现象在传输线短时并不明显，但随着传输线加长会越发严重，致使无法正确传输，此时就必须加装终端电阻(Terminator)。

    七、干扰对策

    当RS-485网络已依前述材质、规则实施配线，或如上述施加120Ω终端电阻后，即可消除绝大多数干扰。若仍无法消除干扰现象，表示RS-485网络附近有强干扰，解决办法除使传输线尽量远离干扰源（如电磁阀、变频器、伺服或其他动力装置）及其电力线外，对干扰源施加干扰抑制组件是最有效的方法。图12-2所示是针对变频器、伺服或其他强干扰动力设备所采取的干扰抑制方法（即加X电容、加Y电容或加X+Y电容三种方式）。C=0.22～0.47μF/AC 630V。

    图12-2    干扰抑制方法

    一般RS-485通信线由两根双绞线组成，它是通过两根通信线之间的电压差来传递信号，因此称为差分电压传输。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值电阻，并采用双绞线。共模干扰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以下几种：

   (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质量的开关电源(纹波干扰小于50mV)。

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