PLC通信抗干扰

    RS485总线的远距离、多节点（32个）以及传输线成本低的特性，使其成为工业应用中数据传输的首选标准。基于此，RS485在自动化领域的应用非常广泛，但是在实际工程应用中RS485总线仍然存在很多问题，影响了工程的质量，为工程应用带来了很多不便。

   RS485采用差分信号负逻辑，+2V~+6V表示“0”，-6V~-2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用；现在采用的多是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来，而忽略了信号地的连接。这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但存在很大的隐患，其原因有：

    ①共模干扰问题。RS485接口采用差分方式传输信号方式，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。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS485收发器共模电压范围为-7~+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定与可靠性，甚至损坏接口。当发送器A向接收器B发送数据时，发送器A的输出共模电压为UOS；由于两个系统具有各自独立的接地系统因而存在着地电位差UGPD，那么接收器输入端的共模电压就会达到UCM=UOS+UGPD。RS485标准规定UOS≤3V，但UGPD可能会有很大幅度（十几伏甚至数十伏的波动），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入电压UCM超出正常范围，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。

    ②EMI问题。发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），信号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。

   PC默认采用RS232接口，有两种方法可在PC上位机上得到RS485电路：

    ①通过RS232/RS485转换电路将PC串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境应选用防浪涌带隔离栅的产品。

    ②通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

    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引起反射是相似的。消除这种反射的方法，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可减小信号反射。

    从理论上分析，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，就能有效地减少信号反射。但是在实际工程应用中，由于传输电缆的特性阻抗与通信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，信号反射或多或少还会存在。信号反射对数据传输的影响，归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器，使接收器收到了错误的信号，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。

   PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高，很容易受干扰，不能与其他连线敷设在同一线槽内，应单独敷设，以防止外界信号的干扰。通信电缆要求可靠性高，有的通信电缆的信号频率很高（如上MHz），一般应选用PLC生产厂家提供的专用电缆（如光纤电缆）。在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆，在要求比较高的环境下可以采用带屏蔽层的同轴电缆。

    在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载的数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度的数据传输主要受信号失真及噪声等影响。理论上RS485的最长传输距离能达到1.2km，但在实际应用中传输的距离要比1. 2km短，具体能传输多远视周围环境而定。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加8个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9. 6km。如果真需要长距离传输，可以采用光缆作为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5～10km，而采用单模光纤可达50km。

    为了提高抗干扰能力，对PLC的外部信号、PLC和计算机之间的串行通信信息，可以考虑用光纤来传输和隔离，或采用带光电耦合器的通信接口。在腐蚀性强或潮湿的环境，需要防火、防爆的场合更适于采用这种方法。