英创信息技术工控系统中的RS485通讯接口设计介绍

英创信息技术工控系统中的RS485通讯接口设计介绍

最基本的设计思路，可以参考下面的说明：

上图中，串口通讯信号经过关电隔离器件H11L1后，连接到RS485驱动器件SN75LBC184器件上，同时RS485驱动器件的收/发控制信号RTS，也经过光电隔离器件TL181。图纸中的ISO_VCC及ISO_GND地线是一组电源，5V0及GND是一组电源，这两组电源是物理隔离的。经过这样设计，串口的收、发信号、控制信号和电源，全部都达到了物理隔离的要求。

2、光电隔离器参数

如TLP181的推荐工作参数：

推荐工作参数

电气特性

传输特性

输出特性

这里VF是输入二极管正向压降1.15V（IF=10mA），IF是输入二极管正向电流，如IF值太小，光电接收器处于不饱和状态，数字信号传输特性变差；如IF值太大，对信号驱动器的驱动能力要求增加。所以在实际的应用中，根据数据传输率和信号驱动器的能力，选择合适的关电隔离器与匹配限流电阻。

如参考图中的U18，在这里是作为RS485的RTS信号，所以数据传输率不会太高，结合实际使用情况，U18的数据传输率能满足4800已经足够；同时，基于英创工控主板的电气特性，驱动端驱动电压为3.3V、最大驱动电流为10mA左右，所以控制IF电流的电阻选择330欧姆，即：IF=（3.3V-1.15V）/ 330≈7mA，再根据传输特性得到和输出特性得到，VCE≈0.6V，最后IC=（5.0V-0.6V）/5.1K≈1mA。（隔离后的供电为5V）。

所以在参考图中，选用了合适的器件与匹配电阻，这即保证了数据传输要求，也控制电流在器件的安全工作范围。

下两图是EM9280EVB上的RS485部分PCB板，以光电隔离器件为界，系统与接口驱动部分有非常明显的物理界线，使干扰信号不能通过PCB铜线间传输到系统。

EM9280EVB 电路板 RS485驱动部分：正面

EM9280EVB 电路板 RS485驱动部分：反面

3、端口保护及布线

电路上处理好的系统，一般的电磁干扰信号，都不会影响到系统的正常运行。但是对于一些脉冲干扰信号，它们有一定的能量，足够损坏驱动器件。特别地，在山区的系统，夏季雷雨季节时，雷电感应电流也比较大，完全足够损坏整个接口。所以接口上还需要独立的保护器件对接口驱动器件进行保护。最常见的方法，就是在端口上并上一颗TVS器件。如果需要对遭遇雷电感应电流时有所保护，端口可能就更加复杂。可以参考下面的电路。

这是简单的端口保护，TVS为单向器件，对一般的接触放电等可以起保护作用。该电路对雷电感应电流，是没有防护能力的。

遭遇雷电感应电流时，该电路对端口驱动器件有一定防护作用，TVS为双向器件，BJ1为陶瓷气体放电管，5A/5KA 90V信号专用，RZ1为压敏电阻。

1、通讯线缆与动力电线缆分开走线

2、通讯线缆尽可能从专用走线槽走线

3、对于山区、野外的布线，应当让线缆从地下（线管、地沟、走线沟）布线

4、使用带屏蔽层的双绞通讯线，同时屏蔽层与现场的安全接地电，可靠连接

5、对于防雷有一定要求的应用中，必须按照3、4点布线，同时BJ1的中间头也需要连接到现场的安全接地点

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