提升RS485总线可靠性的简便方法

因为RS485的远距离、多节点（32个）以及传输线成本低的特性，使得RS485成为工业应用中数据传输的首选标准，但RS485总线也存在一些缺陷（抗干扰、自适应、通信效率等方面）。在对RS485总线的一些细节处理不当便可能会导致系统瘫痪，因而我们需要对RS485总线运行的可靠性特别是其转换接口（RS485转换器，485集线器）有一定的保障方法。

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。

产品特性：UT-206光电隔离型接口转换器、兼容RS-232C、RS-422、RS-485标准，能够将单端的RS-232信号转换为平衡差分的RS-422或RS-485信号，内置的光电隔离器，能够提供高达2500Vrms的隔离电压，快速的瞬态电压抑制保护器，此保护器被设计用来保护RS-422/RS-485接口，采用当今先进的TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）瞬态电压抑制器，正常情况下TVS管呈高阻状态，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度将其两端的阻抗降低，吸收一个大电流，从而把其两端的电压钳制在一个预定的数值上，保护后面的电路元件不因瞬态高压冲击而损坏。此保护器可以有效地抑制闪电（LIGHTNING），提供每线600W的雷击浪涌保护功率，以及各种原因在线路上产生的浪涌电压和瞬态过压，并且极小的极间电容保证了RS-422/RS-485接口的高速传输。 RS-232接口端通过一个DB9母头的连接器与兼容RS-232C标准接口相连，RS-422、RS-485端通过DB9公头的连接器连接。转换器内部带有零延时自动收发转换, 独有的I/O电路自动控制数据流方向, 而不需任何握手信号(如RTS、DTR等)，无需跳线设置实现全双工(RS-422) 、半双工(RS-485)模式转换，即插即用. 确保适合一切现有的通信软件和接口硬件，不需要对以前的基于RS-232的工作方式任何软件的修改。

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。
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。如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升高，但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。
(2) 采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的一种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点(例如处于恶劣的工作环境的现场设备)浮置起来，这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。
(3) 采用隔离接口（光电隔离转换器）。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口(无源光电隔离R485转换器)来隔断接地回路，但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。