RS485通訊基礎(chǔ)及通訊應(yīng)用詳解

該標(biāo)準(zhǔn)確保數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)即使在長距離和大的電子噪聲情況下也能有效地傳輸信號。RS-485的出現(xiàn)使得配置廉價(jià)的本地網(wǎng)絡(luò)和多分支的通信鏈路成為可能。

RS485是智能儀器，是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的?，F(xiàn)在世界儀表市場基本上被智能儀表所壟斷。其原因是企業(yè)信息化的需要。企業(yè)選擇儀器的必要條件之一就是要有網(wǎng)絡(luò)化的通訊接口。起初，是簡單的過程量的數(shù)據(jù)模擬信號輸出。后來，儀器的接口是RS232接口，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通訊，但不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。后來RS485解決了這個(gè)問題。

RS485有兩線制和四線制兩種連接方式。四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。大多數(shù)是兩線制連接，是總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在同一總線上最多可以掛32個(gè)節(jié)點(diǎn)。RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用主從通信，即一個(gè)主站帶多個(gè)從站。

搞清楚RS485通訊我們要先搞明白什么是通訊，通訊就是兩個(gè)設(shè)備之間0、1代碼的傳遞，0-低電平，1-高電平。

舉例：plc向變頻器從機(jī)1和變頻器從機(jī)2傳遞數(shù)據(jù)，首先變頻器從機(jī)1和變頻器從機(jī)2設(shè)備之間必須通過電纜連接（硬件連接）。如果變頻器從機(jī)1和變頻器從機(jī)設(shè)備發(fā)送101010這樣一串代碼，那么變頻器從機(jī)1就要在他的通訊端口產(chǎn)生如下圖所示的高低電平的組合，通過電纜這個(gè)介質(zhì)變頻器從機(jī)2設(shè)備的通訊端口就會(huì)接收到A設(shè)備發(fā)出高低電平的組合，同時(shí)就會(huì)將接收到的高低電平組合翻譯成101010，這就完成了PLC向兩臺變頻器從機(jī)1設(shè)備數(shù)據(jù)的傳遞。

與通訊有關(guān)的概念描述：

1、全雙工與半雙工

全雙工是通訊端口在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)可以接收數(shù)據(jù)。而半雙工指的是同一時(shí)刻通訊端口要么只能發(fā)送數(shù)據(jù)，要么只能接收數(shù)據(jù)。

通俗一點(diǎn)說就是：

全雙工：打電話時(shí)雙方都可以說

半雙工：就像對講機(jī)，同一時(shí)刻只能一個(gè)人說另一個(gè)聽

單雙工：只能是設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，另一臺設(shè)備只能接受設(shè)備，不具備發(fā)送功能

2、通訊速率：

通訊速率也叫通訊波特率是1S內(nèi)通訊端口發(fā)送0、1代碼（或者說是高、低電平）的數(shù)量。

舉例：我們說通訊速率是9.6Kbps,就表示通訊端口每秒發(fā)送9600個(gè)bit的數(shù)據(jù)，也就是每秒可以產(chǎn)生9600個(gè)高低電平（注意：是高低電平總共加起來9600個(gè)）

比特傳輸速率

每秒鐘通過信道傳輸?shù)男畔⒘糠Q為比特傳輸速率，記作rb。單位是比特/秒（b/s），簡稱比特率。

3、主從通訊

主從通訊指的是在一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)站點(diǎn)是主站，其他站點(diǎn)作為從站。主站和從站之間可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，但是從站與從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。如果需要從站之間交換數(shù)據(jù)也必須要通過主站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如下圖所示：

通俗一點(diǎn)講，主站和從站區(qū)別主要有三點(diǎn)：發(fā)出指令不同、唯一性不同、對接不同。

一、發(fā)出指令不同

1、主站：主站可以主動(dòng)發(fā)出指令。

2、從站：從站不會(huì)主動(dòng)發(fā)出指令。

二、唯一性不同

1、主站：主站具有唯一性。

2、從站：從站不具有唯一性，可以有多個(gè)。

三、對接不同

1、主站：主站可以對接多個(gè)從站。

2、從站：從站只能對接一個(gè)主站。

明白了通訊的基本概念后再理解485通訊就相對容易了，下面我們從通訊介質(zhì)、通訊方式、通訊類型、物理層四個(gè)方面來介紹485通訊。

通訊介質(zhì)：通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線，也就是我們通常用的帶有屏蔽層的兩心電纜。

通訊方式：半雙工

通訊類型：主從通訊

物理層：9針接口，需要注意的是通過情況下485通訊的9針接口，只需要將兩芯電纜接到3號腳和8號腳上，3信號“-”，8是信號“+”

說個(gè)簡單的例子：兩個(gè)人打電話，電話是物理層，通話的人之間說的語言就是協(xié)議。同一物理層可以傳輸不同的協(xié)議，就像電話兩邊的人既可以說中文也可以說英文。中文是一種協(xié)議，英文是另一種協(xié)議。485就好比是電話，是物理層。在485這個(gè)物理層可以傳輸modbus協(xié)議，也可以傳送Profibus協(xié)議，這就是通訊協(xié)議和物理層之間的關(guān)系。

RS485是一個(gè)定義平衡數(shù)字多點(diǎn)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)由電信行業(yè)協(xié)會(huì)和電子工業(yè)聯(lián)盟定義。使用該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)能在遠(yuǎn)距離條件下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號。

RS485使得廉價(jià)本地網(wǎng)絡(luò)以及多支路通信鏈路的配置成為可能，RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)節(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。

很多情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡單地用一對雙絞線將各個(gè)接口的“A"、"B"端連接起來，而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，原因1是共模干擾：RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個(gè)參照點(diǎn)來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了，但容易忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7到+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口；原因二是EMl的問題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。