485线注意的事项

一、 提高485的稳定性

在各种现场中，485总线应用的非常的广泛，但是485总线比较容易出现故障，现在将485总线容易出现故障的情况并且可以排除这些故障的方法罗列如下：

1.由于485信号使用的是一对非平衡差分信号，意味485网络中的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地，以减少数据线上的噪音，所以数据线最好由双绞线组成，并且在外面加上屏蔽层作为地线，将485网络中485设备连接起来，并且在一个点可靠接地。 2.在工业现场当中，现场情况非常复杂，各个节点之间存在很高的共模电压，485接口使用的是差分传输方式，有抗共模干扰能力，但是当共模电压大于+12V或者小于-9V时，超过485接收器的极限接收电压。接收器就无法工作，甚至可能会烧毁芯片和一起设备。可以在485总线中使用485光隔离中继器，将485信号及电源完全隔离，从而消除共模电压的影响。

3.485总线随着传输距离的延长，会产生回波反射信号，如果485总线的传输距离如果超过100米，建议施工时在485通讯的开始端和结束端120欧姆的终端电阻。相关接线方法可以参考网页:120欧姆电阻的接法.

4.485总线中485节点要尽量减少与主干之间的距离，一般建议485总线采用手牵手的总线拓扑结构。星型结构会产生反射信号，影响485通信质量。如果在施工过程中必须要求485节点离485总线主干的距离超过一定距离，使用485中继器可以作出一个485总线的分叉。如果施工过程中要求使用星型拓扑结构，可以使用485集线器可以解决这个问题。 5.影响485总线的负载能力的因素：通讯距离，线材的品质，波特率，转换器供电能力，485设备的防雷保护，485芯片的选择。如果485总线上的485设备比较多的话，建议使用带有电源的485转换器，无源型的485转换器由于时从串口窃电，供电能力不是很足，负载能力不够。选用好的线材，如有可能使用尽可能低的波特率，选择高负载能力的485芯片，都可以提高485总线的负载能力。485设备的防雷保护中的防雷管会吸收电压，导致485总线负载能力降低，去掉防雷保护可以提高485总线负载能力。如果在现场施工中，相关的因素不能改变，建议使用485中继器或者485集线器来提供485总线的负载能力。

二、如何选择485转换器

在安全防护，门禁考勤系统，工业自动化系统当中，485总线系统应用非常广泛。在485总线系统当中，由于系统最终的数据大多要最终传输到电脑当中，而电脑一般都是通过RS232串口与485总线系统进行数据交换。所以232转485转换器就成为485总线系统的标准配置。 232转485转换器从性能上可以分为如下几种:无源型485转换器，有源型485转换器，防雷型485转换器，光隔离型485转换器，防雷光隔离型485转换器。

无源型485转换器体积最小，采用串口窃电技术供电，所以不需要外部电源供电，由于其体积小，无需电源，所以应用灵活，但是由于其体积小，很多保护电路不能做上去，导致

对485设备以及电脑的保护不是很好。由于采用串口窃电技术，电源供给不足，导致负载较小。

有源型485转换器只是在无源型485转换器上面加上一个外加电源，没有任何保护，该类产品市场基本没有前景，市场上该类产品基本绝迹。

防雷型485转换器，一般都是带有电源的产品，其中的防雷管等元器件可以防止浪涌，电磁干扰，雷电干扰等外部损坏。保护电脑以及485设备。有无源型的485转换器号称带有防雷功能，由于其体积小，在里面加防雷管等元器件不是很现实，即使有，性能也不是很好。 光隔离型485转换器，都是使用外接电源的。其中又分为单端隔离及双端隔离，单端光隔离即是，在485信号的通道上使用光电隔离芯片，使得电信号转换为光信号，再将光信号转换为电信号，使得在485信号通道上没有电气接触，从而实现了隔离。而双端隔离是在485信号上实现了光电隔离的基础上，再将485转换器的电源供电，在232端与485端中间使用一个变压器，使得供电也没有电气接触，从而实现了真正意义上的隔离。

防雷光隔离型485转换器就是在光隔离型485转换器的基础上加上防雷保护功能。深圳市富永通科技有限公司的N-108型号防雷光隔离型485转换器即属于此，提供防雷保护，双端隔离等完全的保护，保护您的电脑及485设备。

随着485系统的越来越大，485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，建议使用485集线器保证485总线的稳定性。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％，而如果使用4口485集线器将128个485设备分割为四个32个485设备的485总线，其无差错时间就是99.9％的32次方，其无差错时间为96.85％，这样就大大提高了485总线的稳定性。

三、485总线布线规范及调试

485总线由于其布线简单，稳定可靠从而广泛的应用于视频监控，门禁对讲，楼宇报警等各个领域中，但是，在485总线布线过程中由于有很多不完全准确的概念导致出现很多问题。现在将一些错误的观念作出一些澄清。

1.485信号线可以和强电电源线一同走线。在实际施工当中，由于走线都是通过管线走的，施工方有的时候为了图方便，直接将485信号线和电源线绑在一起，由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰，从而导致485信号不稳定，导致通信不稳定。

2.485信号线可以使用平行线作为布线，也可以使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的，即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰，使用双绞线进行485信号传输的时候，由于其双绞，干扰对于485+，485-的

干扰效果都是一样的，那电压差依然是不变的，对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理，如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话，外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。 3.选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线就可以。由于原材料价格上涨，导致现在市场上的线材鱼龙混杂，有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线，在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法：看网线截面，如果是铜色的话，就是铜丝，如为白色，则是用合金以次充好。合金一般比较脆，容易断，而且导电性远不如铜丝，很容易在工程施工中造成问题。线材一般那建议选择标准的485线，其为屏蔽双绞线，传输线不是像网线那样为单股的铜丝，而是多股铜丝绞在一起形成一根线，从而即使某根小铜丝断掉，也不会影响整个的使用。 4.485布线可以任意布设成星型接线与树形接线。485布线规范是必须要手牵手的布线，一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接，很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中，使用了星型接线和树形接线，有的时候整个系统非常稳定，但是有的时候则总是出现问题，又很难查找原因，一般都是由于不规范布线所引起的。如果由于现场的限制，必须要进行星型连接或者树形连接，可以使用深圳市富永通科技有限公司的485集线器和485中继器解决相关问题，相关参考页面如下：485总线星型连接，485总线树形拓扑结构。

5.485总线必须要接地。在很多技术文档中，都提到485总线必须要接地，但是没有详细的提出如何接地。严格的说，485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地，不能多点接地，因为将其接地是因为要将地线（一般都是屏蔽线作地线）上的电压保持一致，防止共模干扰，如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触，从而保证电压一致，因为在实际施工中，为了接线方便，将线剪成多段再连接，但是没有将屏蔽线作良好的连接，从而使得其地线分成了多段，电压不能保持一致，导致共模干扰。

1 RS-485接口电路的硬件设计 1）总线匹配、总线匹配有两种方法、一种是加匹配电阻、位于总线两端的差分端口VA与VB之间应跨接120Ω匹配电阻、以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声、有效地抑制了噪声干扰、但匹配电阻要消耗较大电流、不适用于功耗限制严格的系统、 另外一种比较省电的匹配方案是RC 匹配利用一只电容C 隔断直流成分、可以节省大部分功率、但电容C的取值是个难点、需要在功耗和匹配质量间进行折衷、除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案、这种方案虽未实现真正的匹配、但它利用二极管的钳位作用、迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的、节能效果显著、

2） RO及DI端配置上拉电阻、异步通信数据以字节的方式传送、在每一个字节传送之前、先要通过一个低电平起始位实现握手、为防止干扰信号误触发RO（接收器输出）产生负跳变、使接收端MCU进入接收状态、建议RO外接10kΩ上拉电阻、

3）保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态、对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制、不宜采用MCU引脚直接进行控制、以防止MCU上电时对总线的干扰、

4）总线隔离、RS-485总线为并接式二线制接口、一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”、因此对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔离、通常在VA、VB与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻、同时与地之间各跨接5V的TVS二极管、以消除线路浪涌干扰、如没有PTC电阻和TVS二极管、可用普通电阻和稳压管代替、 5）合理选用芯片、例如、对外置设备为防止强电磁（雷电）冲击、建议选用TI的75LBC184等防雷击芯片、对节点数要求较多的可选用SIPEX的SP485R、

2 RS-485网络配置 1）网络节点数、网络节点数与所选RS-485芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关、如75LBC184标称最大值为64点、SP485R标称最大值为400点、实际使用时、因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同、实际节点数均达不到理论值、例如75LBC184运用在500m分布的RS-485网络上节点数超过50或速率大于9.6kb/s时、工作可靠性明显下降、通常推荐节点数按RS-485芯片最大值的70%选取、传输速率在1200~9600b/s之间选取、通信距离1km以内、从通信效率、节点数、通信距离等综合考虑选用4800b/s最佳、通信距离1km以上时、应考虑通过增加中继模块或降低速率的方法提高数据传输可靠性、

2）节点与主干距离、理论上讲、RS-485节点与主干之间距离（T头、也称引出线）越短越好、T头小于10m的节点采用T型、连接对网络匹配并无太大影响、可放心使

用、但对于节点间距非常小（小于1m、如LED模块组合屏）应采用星型连接、若采用T型或串珠型连接就不能正常工作、RS-485是一种半双工结构通信总线、大多用于一对多点的通信系统、因此主机（PC）应置于一端、不要置于中间而形成主干的T型分布、 3 提高RS-485通信效率

RS-485通常应用于一对多点的主从应答式通信系统中、相对于RS-232等全双工总线效率低了许多、因此选用合适的通信协议及控制方式非常重要、

1．总线稳态控制（握手信号）、大多数使用者选择在数据发送前1ms将收发控制端TC置成高电平、使总线进入稳定的发送状态后才发送数据；数据发送完毕再延迟1ms后置TC端成低电平、使可靠发送完毕后才转入接收状态、据笔者使用TC端的延时有4个机器周期已满足要求； 2．为保证数据传输质量、对每个字节进行校验的同时、应尽量减少特征字和校验字、惯用的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成、每个数据包长度达20~30字节、在RS-485系统中这样的协议不太简练、推荐用户使用MODBUS协议、该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中、

4 RS-485接口电路的电源、接地 对于由MCU结合RS-485微系统组建的测控网络、应优先采用各微系统独立供电方案、最好不要采用一台大电源给微系统并联供电、同时电源线（交直流）不能与RS-485信号线共用同一股多芯电缆、RS-485信号线宜选用截面积0.75mm2以上双绞线而不是平直线、对于每个小容量直流电源选用线性电源LM7805比选用开关电源更合适、当然应注意LM7805的保护：

1．LM7805输入端与地应跨接220~1000μF电解电容； 2．LM7805输入端与输出端反接1N4007二极管；

3．LM7805输出端与地应跨接470~1000μF电解电容和104pF独石电容并反接1N4007二极管；

4．输入电压以8~10V为佳、最大允许范围为6.5~24V、可选用TI的PT5100替代LM7805、以实现9～38V的超宽电压输入、

5 光电隔离

在某些工业控制领域、由于现场情况十分复杂、各个节点之间存在很高的共模电压、虽然RS-485接口采用的是差分传输方式、具有一定的抗共模干扰的能力、但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压、即大于+12V或小于－7V时、接收器就再也无法正常工作了、严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备、

解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离；通过光耦将信号隔离、彻底消除共模电压的影响、实现此方案的途径可分为：

（1）用光耦、带隔离的DC-DC、RS-485芯片构筑电路； （2）使用二次集成芯片、如PS1480、MAX1480等、

6 RS-485系统的常见故障及处理方法 RS-485是一种低成本、易操作的通信系统、但是稳定性弱同时相互牵制性强、通常有一个节点出现故障会导致系统整体或局部的瘫痪、而且又难以判断、故向读者介绍一些维护RS-485的常用方法、

1）若出现系统完全瘫痪、大多因为某节点芯片的VA、VB对电源击穿、使用万用表测VA、VB间差模电压为零、而对地的共模电压大于3V、此时可通过测共模电压大小来排查、共模电压越大说明离故障点越近、反之越远；

2）总线连续几个节点不能正常工作、一般是由其中的一个节点故障导致的、一个节点故障会导致邻近的2～3个节点（一般为后续）无法通信、因此将其逐一与总线脱离、如某节点脱离后总线能恢复正常、说明该节点故障；

3）集中供电的RS-485系统在上电时常常出现部分节点不正常、但每次又不完全一样、这是由于对RS-485的收发控制端TC设计不合理、造成微系统上电时节点收发状态混乱从而导致总线堵塞、改进的方法是将各微系统加装电源开关然后分别上电；

4）系统基本正常但偶尔会出现通信失败、一般是由于网络施工不合理导致系统可靠性处于临界状态、最好改变走线或增加中继模块、应急方法之一是将出现失败的节点更换成性能更优异的芯片；

5）因MCU故障导致TC端处于长发状态而将总线拉死一片、提醒读者不要忘记对TC端的检查、尽管RS-485规定差模电压大于200mV即能正常工作、但实际测量：一个运行良好的系统其差模电压一般在1.2V左右（因网络分布、速率的差异有可能使差模电压在0.8~1.5V范围内）、

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