一、终端电阻简介
高频信号传输时,信号波长相对传输线较短,信号在传输线终端会形成反射波,干扰原信号,所以需要在传输线末端加终端电阻,使信号到达传输线末端后不反射。对于低频信号则不用。在长线信号传输时,一般为了避免信号的反射和回波,也需要在接收端接入终端匹配电阻。
二、终端电阻在通信中的作用
在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题,在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上,在每个接收数据信号的中点进行采样时,只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握,美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配:当信号的转换时间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。
一般终端匹配采用终端电阻方法, RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻,因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。这种匹配方法简单有效,但有一个缺点,匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是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。 还有一种采用二极管的匹配方法,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能迅速削弱反射信号,达到改善信号质量的目的,节能效果显著。
一般情况下不需要增加终端电阻,只有在485通信距离超过300米的情况下,要在485通讯的开始端和结束端增加终端电阻。
终端电阻在通信中的作用是为了消除在通信电缆中的信号反射。然而在通信过程中,有两种原因因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。
1.阻抗不连续:信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有,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要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大 小的终端电阻,使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。
2.阻抗不匹配:引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。在高频电路中,当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征 阻抗跟负载阻抗不匹配时,在负载端就会产生反射。这种原因引起的反射,主要表现在通讯线路处在空闲方式时,整个网络数据混乱。
要减弱反射信号对通讯线路的影响,通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中,对于比较小的反射信号,为简单方便,经常采用加偏置电阻的方法。
补充说明:
1.RS-485需要2个终接电阻,接在传输总线的两端,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。
2.为了抑制干扰,RS485总线常在后一台设备之后接入一个120欧的电阻(即为上面所述)。
3.RS-485与RS-422的共模输出电压是不同的。RS-485共模输出电压在-7V至+12V之间, RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器小输入阻抗为12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。
三、RS485总线中匹配电阻的接法
在485总线的现场施工当中,当485总线的传输距离超过一定的长度时,485总线的抗干扰能力就会出现下降,在这种情况下,就要在485总线的首尾两端接120欧姆的终端匹配电阻,以保证485总线的稳定性。
终端匹配电阻的正确接法是在每个485总线的首尾两端上各接一个120欧姆的终端电阻,电阻接在485总线的正负之间。如图示:
上图为使用485转232转换器时的终端匹配电阻的接法
上图为有加485中继器时终端匹配电阻的接法
上图为使用485集线器时终端匹配电阻的接法
西门子11月6日与缘泰石油有限公司(缘泰)在第三届中国国际进口博览会上签署战略合作协议,双方将就人工智能(AI)、5G和先进过程控制技术等数字化解决方案在石化工厂领域的应用展开深入合作。西门子将基于缘泰在福建的260万吨化工新材料及其原料深加工项目,为其提供从咨询、集成实施到优化服务的端到端解决方案,打造一座融合工业大数据、AI、边缘计算、5G等前沿技术的全球***的智能石化工厂。
“此次签约是西门子在石化行业数字化工厂领域的重要突破,也是双方利用各自优势共同探索全新维度智能化工厂的一次有益尝试。” 西门子(中国)有限公司执行副总裁兼大中华区数字化工业业务总经理王海滨表示:“缘泰作为一家具有全球视野和远见卓识的国际化企业,致力于利用数字化技术打造石化领域智能制造的新。我期待通过双方的共同努力,一座更高效、更环保、更安全和更易于维护的智能化工厂能够早日在福建拔地而起。”
缘泰石油有限公司CIO John Boot表示:“福建260万吨化工新材料及其原料深加工项目是缘泰打通国际国内两种资源、两个市场的关键布局。我们希望借助具有前沿性的数字化技术打造一座从整体设计、启动、运行到维护都能体现‘人’的智慧的、真正的智能化工厂。西门子量身定制的数字化咨询服务以及全面的数字化企业平台可以帮助我们实现这一畅想,并进一步赋能缘泰向‘引领能源行业的可持续转型和创新’的核心目标更进一步。”
根据协议,西门子将为缘泰提供驱动产品一体化工程设计和协作平台,以及包含集散控制系统、可编程逻辑控制器、工业网络及网络安全、智能仪表和生产制造执行系统MES、低压电机和驱动产品等在内的自动化、信息化产品及服务。在此项目中,双方还将就工业大数据、人工智能、边缘计算、5G等前沿技术的应用展开进一步探讨。
缘泰石油有限公司是一家综合性国际能源企业集团。公司以引领能源行业的可持续转型和创新为目标,通过引进新技术、新标准持续打造油气一体、适度多元的综合性国际能源集团,持续为社会提供高效、安全、清洁的能源和原材料解决方案。