工控系统的通信抗干扰技术1

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1、、工控系统的通信抗干扰技术解决方案：··                   给RS232C通信接口加装光隔电流环的抗干扰措施··                   采用RS422A、RS485通信接口，提高通信抗干扰能力··                   给RS422A通信接口加装光电隔离电路··                   通信电缆的选用和终端匹配　　一个工控系统常常由几台、几十台甚至更多的工业控制机组成各种形式的分布式测控系统。直接控制级（DDC）可以独立完成本地的数据采集和控制任务，主站负责系统的管理。所有的机器连接成网络互通信息，就可以完成以整体目标为宗旨

2、的相互协调配合，达到更高的控制水平和管理层次。系统的通信因此就成为所有的机器协调一致的关键环节。对于工控系统的设计者来说，面对工业现场严重的干扰，提高通信网络的抗干扰能力无疑是非常重要的事。　　1给RS232C通信接口加装光隔电流环的抗干扰措施　　RS232C是微机之间最常用的点对点串行通信接口，但RS232C的抗干扰能力很差。这是由于RS232C采用单端信号传输，而它的连接电缆把它所连接的两台机器的地又连接在了一起，因此，当两个地线之间的地电位不一致时，就有共模干扰电压产生。于是就造成了严重的干扰，甚至烧毁接口器件。　　如果给RS232C加装一个光隔电流环，就可以隔断两个地之间的

3、联系，从而极大地提高其抗干扰能力。图1是RS232C加光隔电流环的电路原理图。图中，U1是工控机1的RS232C发送接口芯片1488，U2是工控机2的RS232C接收接口芯片1489。它们之间的通信信道已经由T1、T2组成的光隔电流环驱动。当工控机1发送“0”时，U1输出约+11V，它使光隔管T1的发光二极管发光，使得T1的光电三极管导通，其发射极输出电流i。　　电流i通过通信线路，驱动光隔管T2的发光二极管发光，使得T2的光电三极管导通，其发射极输出电压约+11V，接收芯片U2转换该电压成为TTL电平“0”。当工控机1发送“1”时，T1、T2截止，通信线路没有电流，T2的发射极输

4、出-12V，U2转换它成为TTL电平“1”。图中的C1、D2，C2、D3起加速作用。本电路经实际使用，可以构成几公里的通信。需要注意的是，光隔电流环的电源一定要选用与工控机电源隔离的电源。接地点D1、D2、D3各自独立于各自的体系，不能混接！由于工控机和外电路完全隔离，因此显著地提高了工控机的抗干扰水平。　　　对RS232C进行光隔电流环改造，隔断了工控机与外界的电的联系，显著地提高了工控机的抗干扰能力。而且这种改造只是在插口上进行，不涉及到工控机内部的电路，因此简单易行。图1省画了工控机2发送到工控机1的通信接口电路，它与图1是对称的。　　2采用RS422A、RS485通信接口，

5、提高通信抗干扰能力　　要想根本提高通信抗干扰能力，应当选用更好的通信接口RS422A。　　2.1RS422A的抗干扰性能　　它采用的是差动平衡驱动和接收电路。由于差动放大器具有很强的抗共模干扰能力，所以两个不同的地线间的电位差形成的共模干扰受到很大的抑制。因此，RS422A通信接口的抗干扰能力比RS232C有质的提高。图中，75LS174、75LS175是RS422A接口使用的一种芯片，它采用单一的＋5V供电，应用方便。表列出了RS422A与RS232C的性能对比。从表中可见，RS422A的通信距离、速率和接口的性能等等都明显地高于RS232C。　　内容RS422ARS232C接口

6、工作方式双端单端最大电缆距离(m)120015最大传输速率(bps)10M20k驱动器开路输出电压(V)两输出间为6V±25驱动器有载输出电压(V)两输出间为2V±5～±15驱动器断电输出阻抗(Ω)在-0.25～+6V之间为100μA300驱动器输出电流(mA)±150±500接收器输入阻抗(kΩ)≥43～7接收器输入阈值(V)-0.2～+0.2-3～+3接收器输入电压(V)-12～+12-25～+25　　2.2使用RS422A组成工控网　　RS422A可以作为工控机网络的物理层结构。图3是用RS422A构成的星型工控网络的接法。主站可以直接支持32个子站。用RS422A组网的优点

7、是主站可以全双工方式与子站通信。但由于网络需要4根线连接，并且接线也较复杂，因此，人们常常使用它的变型RS485通信网络。　　2.3RS485及其总线型工控网　　RS485串行接口与RS422A接口使用同一种类型的接口芯片，不同之处只是RS485采用半双工方式通信。因此，它只需要两根通信线，网络连接更简单。现在，RS485已成为很多工控机和计算机网络的物理层结构。例如，当今最热门的全数字(智能)、全分散、全开放工控网络Fieldbus，就是采用的RS485总线网。示意