基于rs485的简单现场总线通信(RS485总线通信技术在实践中的应用)
RS485采用主-从结构的半双工方式通讯,即一问一答方式。对外通讯口一般为RS485-A、RS485-B,可设计为无极性、有极性两种方式。无极性设计即RS485-A/RS485-B不区分正、负极;有极性是指RS485-A为正极,RS485-B为负极。
通常用RS485-A和RS485-B或者RXD 和FXD-来表示。逻辑“1”以两线之间的电压差为 (0.2~6)V表示,逻辑“0”以两线间的电压差为-(0.2~6)V来表示,因此RS485实际上是一种典型的差分通信技术。
RS485 接口在电能表、采集终端内部电路设计采用光耦器件进行电气隔离,并有失效保护电路,满足 DL/T 645-2007 电气要求,并能耐受交流电压 380V、2 分钟不损坏的试验。
RS485 接口通信速率可设置,标准速率为 1200bps、2400bps 、4800bps 、9600bps,缺省值 为 2400bps,DL/T698.45协议表计通讯默认9600bps。
为避免通讯干扰产生,RS485总线推荐采用屏蔽双绞线(STP)传输,线质采用铜质材料,线径为KVVP的0.5~0.75mm2,阻抗38~88Ω/km,容抗30~50nF/km,总长不超过1200米,布线尽量远离高压电线,禁止与电源线并行。
使用电脑进行协议调试时,RS485串口调试连接器一般采用DB-9的9芯插头。可以配合USB/232转接线与笔记本或台式电脑通讯。
RS485通讯网络布线时,必须是手牵手式的总线结构布线方式,坚决杜绝星型连接和分叉连接,否则会导致RS485芯片损坏或光耦损坏,或影响通讯成功率。
采集设备与智能电表RS485通讯时,为保证通讯成功率,每路RS485接口最多不超过32只表计,如果超过这个数量,要提升接口带载能力(128只、256只等),布线距离较远时可以选用RS485信号中继器,一般100米通讯距离内,点对点通讯时速率可达10Mb/S,最远1200米通讯时,速率最高不超过100Kb/S。
项目 |
RS-232 |
RS-422 |
RS-485 | |
工作方式 |
单端 |
差分 |
差分 | |
节点数 |
1发1收 |
1发10收 |
1发32、128、256收 | |
数据传输方式 |
全双工 |
半双工 |
半双工 | |
握手 |
软件,硬件等 |
软件,无硬件握手信号 |
软件,无硬件握手信号 | |
最大传输电缆长度 |
15m |
1200m |
1200m | |
最大传输速率 |
20Kbps |
10Mbps |
10Mbps | |
最大驱动输出电平 |
/-25V |
-0.25V~ 6V |
-7V~ 12V | |
驱动器输出信号电平 (负载最小值) |
负载 |
/-5V~ /-15V |
/-2.0V |
/-1.5V |
驱动器输出信号电平 (空载最大值) |
空载 |
/-25V |
/-6V |
/-6V |
接收器输入电压范围 |
/-15V |
-10V~ 10V |
-7V~ 12V | |
接收器输入门限 |
/-3V |
/-200mV |
/-200mV | |
接收器输入电阻(Ω) |
3K~7K |
4K(最小) |
≥12K |
RS485现场调试
居民集中安装的计量箱使用RS485方案通讯时,禁止单个表计RS485通讯端子一次性并联超过4只RS485表计,这样接法会形成星型接线结构。
通讯地址数据标识:(1)DL/T645-2007数据标识0x04000401,(2)DL/T698.45数据标识0x40010200。如果是双协议表计,两个都支持抄读。
RS485通讯地址一般选择资产号的后12位,高位补0;单表通讯时可以选择通配地址12个A(AAAAAAAAAAAA);广播地址是12个9(999999999999)。支持缩位地址,从低位起低2位、低4位、低6位等缩位抄读时,不足12位组帧时,高位补A,表计返回的是真实12位通讯地址。
当出现RS485通讯不成功时,首先应该检查通讯地址是否正确,其次使用万用表检查RS485-A、RS485-B端子之间的电压,输出电压1.5~5V之间,以上都正确的情况下,通过笔记本及USB/232/RS485通讯转接口实施点对点通讯,如果还是通讯不成功,可判定为表计故障。
手动三相、单相校验台体通过RS485组网通讯时,如果通讯不成功,则可能是通讯地址错误、耐压击穿RS485芯片、光耦器件造成。
设备通讯接口配置单相费控电能表一般只配置1路RS485通讯接口;普通三相电子式电能表及1级智能费控表(本地/远程)一般也配置1路RS485接口;0.5S级、0.2S级三相智能电能表一般标配2路RS485接口。
II型集中器可以选配1~3路RS485接口;I型集中器可选配2路RS485接口,专变(负控)、配变一般标配2路RS485接口。如下表格配置:
项目 |
通讯端口 |
波特率 bps |
最多发送次数 |
前导字节 |
前导字节数 |
延时发送ms |
校验位 |
电脑配置 |
COM1-COM10 |
2400/9600 |
1 |
FE |
4 |
100 |
偶校验 |
集中器 |
Com2~... |
2400/9600 |
偶校验 | ||||
配变 |
Com2~... |
2400/9600 |
偶校验 | ||||
专变 |
Com2~... |
2400/9600 |
偶校验 | ||||
负控 |
Com2~... |
2400/9600 |
偶校验 |
- I型、II型采集器 RS485单相表计(从设备不超过8只)
- II型采集器 RS485单相表计(从设备不超过32只)
- 专变(负控)终端 RS485三相表计(从设备不超过8只)
- 配变终端 RS485三相表计(从设备不超过8只)
- II型集中器 RS485三相表计 RS485单相表计(从设备不超过32只)
- I型集中器 RS485三相表计 RS485单相表计(逐渐淘汰)
- 室内检定三相/单相台体 总线型配置校验表位(6、12、24、48、64表位)
- 自动流水线检定台区 总线型RS485自动推接装置群(128、256、1024表位)
现场组网方案如下图,在居民小区、台区配电房、企业配电室、发电厂、变电站、商场使用较多,通常使用采集终端 多只单相、三相表计进行组网,通常上行使用网线、4G方式组网运行。
- RS485总线型典型布线方案
而在现场调试时,较多的使用台式机主机、笔记本电脑、USB/232连接器、232/RS485转换器等设备,使用DL/T645-2007电能表通讯协议、DL/T698-45-2017面向对象通讯协议、Q/GDW376.1-2013主站通讯技术协议、Q/CSG 11109004-2016自动化终端上行通讯规约编程的软件等,即可进行本地化的通讯调试,也可通过软件进行即时报文监控,可进行一对一点对点通讯,也可以进行一对多组网通讯,如果下图所示:
RS485主-从结构组网一点对多点通讯
RS485点对点通讯调试
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