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    RS485信号转以太网的工作原理及使用
    2023-01-31


      RS485串行总线广泛应用于需要几十米到几千米的通信距离。RS485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。

      RS485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送电路须由使能信号加以控制。RS485信号转以太网信号,也就是串口服务器设备,在工业、安防、远程抄表等场景中都有其身影,利用其信号转换功能,实现信号的转换与完善网络。

      RS485工作原理

      RS485转以太网提供串口转网络功能,能够将RS485串口转换成TCP/IP网络接口,实现RS485串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能,连接网络进行数据通信,扩展串口设备的通信距离。

      RS485是采用的差分信号负逻辑,+2V~+6V表示“1”,-2V~-6V表示“0”。RS485通讯接口分为两种,一种是两线制,另一种是四线制。两线制的是半双工通讯方式,四线制是全双工通讯方式。RS485通讯接口,抗干扰能力强,抗噪声干扰性好。在工业控制上,RS485总线因其接口简单,组网方便,传输距离远等特点得到广泛应用。

      RS485接口是半双工数据通讯模式,接口组成的半双工网络,在使用中一般都是两线制,经常多采用屏蔽双绞线传输,这样的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个节点。RS485在通信网络中采用的就是一个主机带多个从机 。在大多数情况下,连接RS485通信时只是用一对简单的双绞线将各个接口的”A””B“两端连接起来。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插座头,和智能终端RS485接口采用DB-9,与键盘连接的键盘接口RS4485采用DB-9。

      优点

      布线简单:只需要2根线,采用网线的屏蔽线接口即可;

      通信距离远:采用差模通信方式,通信距离远;

      多机联网:RS485支持在线上挂载多个终端,采用查询——应答的方式实现多机通信。

      解决方案

      RS485转以太网硬件转换器分为两种:串口服务器、串口联网模块。

      串口服务器实现了RS485接口转化为TCP/IP接口,配合计算机端的虚拟串口驱动使用,再次将TCP/IP连接虚拟地转化为串口。

      虚拟串口驱动在计算机内的驱动层虚拟出类似COM5、COM6等虚拟串口号,且将远端的串口服务器和虚拟串口绑定,实现通信。

      使用解决方案的硬件和软件系统之后,RS485设备相当于实现网络化的扩展,原有的硬件和软件程序都无需修改。

      RS485串口服务器

      基本功能:RS485串口转以太网,双向透明传输,支持Modbus转发;

      导轨安装:体积精巧,标准35mm导轨安装,易于布局安装,方便后期维护;

      工作模式:

      TCP Server :设备作为Server端,可设置2个TCP Client,同时与设备进行数据透明传输,解决多个客户端与设备同时通讯问题,也可作为备用网络通道进行切换通讯;

      TCP Client:设备作为Client端,可设置同时面向4个服务器端地址,主动向服务器端发起连接,作为Client支持设置自定义心跳包和握手包;

      UDP Server :设备作为Server端,支持多个UDP Client与设备进行数据透传传输;

      UDP Client :设备作为Client端,主动与UDP Server联机通讯,与RS232串口进行数据透明传输;

      UDP组播:设备作为Client端,可实现组播内设备之间互相通讯;

      Http服务端:设备作为HttpServer端,支持通过HTTP (get)方式局域网内的Http通讯。

      RS485中继器有哪些特点

      RS485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS485可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。针对RS-232-C的不足,新标准RS-485具有以下特点:

      (1)RS485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差+2V~+6V表示,逻辑“0”以两线间的电压差-6V~-2V表示。接口信号电平比RS232-C降低了,就不容易损坏接口电路芯片,且该电平与TTL电平兼容,刻方便与TTL电路连接。

      (2)数据最高传输速率为:10Mbps

      (3)RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力强,即抗噪声性能好。

      (4)RS485接口的最大传输距离标准值4000英尺,实际上可达3000米。

      (5)RS232-C接口在总线上只允许连接一个收发器,即单站能力;而RS-485接口在总线上只允许连接多达128个收发器,即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS485接口方便地建立设备网络。

      RS485中继器,作为RS485/422数据中继通讯产品,其特点与功能:

      高效率:RS485中继器采用专业的I/O电路,使用数据流向自动控制技术,自动判别和控制数据传输方向,无需更改软硬件,可以很方便地实现RS485总线与RS422总线之间的切换。采取零延时设计,传输速度快。自动侦测串口信号速率,无需设置串口波特率。

     抗干扰:RS485总线要求485设备要离总线主干尽可能地近,使用485总线中继器,可以将总线拓扑结构改成"T"型拓扑结构,方便现场施工。如果RS485传输线达到一定的距离,而且处于复杂的外部环境,从而容易受到外部环境的电磁感应等外部干扰。

     稳定性:RS485中继器中的防雷管,可以有效地抑制闪电和ESD,并提供每线600W的雷击浪涌保护功率。吸收外部环境的电磁感应等外部干扰,从而保护RS485总线的稳定性。

      拓展性:由于RS485总线传输距离的延长,或者RS485总线中的设备增多,会使得RS485信号不断地衰减,可能导致RS485总线不稳定甚至不能使用,RS485总线中继器可以对已有的RS485信号进行增强和放大,增加RS422/RS485总线网络中RS485设备的数目。

      隔离性:在现场施工当中,由于RS485总线的距离比较远,在其中形成了电位差,从而产生了共模干扰,导致稳定性降低。光电隔离器能够提供隔离电压,有效隔离,防止共地干扰。其中的DC/DC模块,可以将两端的电源完全隔离。

      RS485与RS232区别

      RS232的接口标准,RS232接口符合美国电子工业联盟(EIA)制定的串行数据通信的接口标准,被广泛用于计算机串行接口外设连接,像有些老式PC机上就配置有RS232接口。RS232是现在主流的串行通信接口之一。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。

      RS232总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道,在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。传输距离短的另一原因是RS232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。

      由于RS232接口标准出现较早,难免有不足之处。RS232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。在RS232或RS485设备联成的设备网中,如果设备数量超过2台,就必须使用RS485做通讯介质,RS485网的设备间要想互通信息只有通过“主(Master)”设备中转才能实现,这个主设备通常是PC,而这种设备网中只允许存在一个主设备,其余全部是从(Slave)设备。而现场总线技术是以ISO/OSI模型为基础的,具有完整的软件支持系统,能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题。

      RS485串口服务器应用领域

      RS485则常用于数据传输速率高的长距离传输中,常用设备有销售点终端(POS)、计量仪器和大型专用自动化机器等。而常用的RS232现在一般应用于数据传输率低的短距离传输中,在嘈杂的环境也能有效工作,比如工厂、公共站点等,其常用设备有低速调制解调器、工业控制设备、可编程逻辑控制器(plc)、计算机数控(CNC)机床、机器人、嵌入式控制电脑、医疗仪器及设备以及嵌入式控制器开发系统。

      但在平常的应用中,我们经常需要在两个不同的接口类型间进行转换。这时我们可以使用现在流行的USB接口,可以帮助我们转换到RS232接口和RS485接口。

      综上所述,RS232适合短距离低速率的传输要求,而RS485则适合于长距离通讯传输。RS485是针对RS232接口的不足出现的新的接口标准,因其具有的良好抗噪声干扰能力和多站能力,现已成为首选标准。

      RS485总线常现故障

      在常规RS485总线通讯中RS485中继器、RS485转换器等设备,在应用过程会遇到不少问题,故障描述如:无法通讯、数据上传下载异常、通讯干扰、通讯指示灯闪烁异常、通讯指令时通时不通等等故障,影响正常使用,通常检测办法如下:

      1、共地法:用1条线或者屏蔽线将所有RS485设备的接地点连接起来,避免所有设备之间存在影响通讯的电势差。

      2、终端电阻法:在最后一台RS485设备的RS485+和RS485-上并接120欧姆的终端电阻来改善通讯质量。

      3、中间分段断开法:通过从中间断开来检查是否是设备负载过多,通讯距离过长,某台设备损害对整个通讯线路的影响等;

      4、单独拉线法:单独简易暂时拉一条线到设备,用来排除是否是布线引起了通讯故障。

      5、更换转换器法:多换几个转换器,排除是否是转换器质量问题影响了通讯质量。

      6、笔记本调试法:先保证笔记电脑本是通讯正常的设备,替换另一台电脑,来进行通讯,假设可以,则表明电脑串口有可能被损害或者受伤。

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