ZHCAA89D February   2008  – May 2021

 

  1.   商标
  2. 1 引言
  3. 2 标准和特性
  4. 3 网络拓扑
  5. 4 信号电平
  6. 5 电缆类型
  7. 6 总线终端和存根长度
  8. 7 失效保护
  9. 8 总线负载
  10. 9 数据速率与总线长度
  11. 10最小节点间距
  12. 11接地和隔离
  13. 12结论
    1. 12.1 参考文献
  14. 13修订历史记录

接地和隔离

设计远程数据链路时,设计人员必须假定存在很大的接地电势差 (GPD)。这些电压 Vn 会以共模干扰的形式叠加到传输线上。即使总叠加信号在接收器输入共模范围内,依靠本地接地作为可靠地电流回路也是很危险的(请参阅图 11-1a)。

GUID-20DEECEF-6AB0-4F8D-8E50-B99A55A1364A-low.gif图 11-1 需要注意的设计陷阱:a) 过高的接地电势差,b) 过高的环路电流,c) 环路电流减小,但环路地很大,对感应噪声会高度敏感

由于远程节点可能会从电气装置的不同部分汲取功率,当对这类装置进行修改(即在维护工作期间)时,会使接地电势差超出接收器的输入共模范围。因此,今天可正常工作的数据链路可能会在将来的某个时候停止运行。

建议也不要通过接地线直接连接远端地(请参阅图 11-1b),这是因为大的环路地电流会以共模噪声的形式驾到信号线上。

为了直接连接远端地,RS485 标准建议通过插入电阻器将器件地与本地系统地隔离开(见图 11-1c)。尽管这个方法减小了环路电流,但是大环路地的存在仍使数据链路对环路沿线某处产生的噪声敏感。因此,到现在为止,尚未建立一个强健的数据链路。

一个可以容忍数千伏接地电势差并且强健的可长距离传输的 RS-485 数据链路方法是信号及供电电源隔离(请参阅图 11-2)。

GUID-234FA4C6-6FCA-41F1-A3B7-C46F5FF5CEA3-low.gif图 11-2 具有单接地基准的两个远程收发信站的隔离

在这种情况下,电源隔离器(例如隔离的直流/直流转换器)和信号隔离器(例如数字电容隔离器)可防止电流在远程系统地之间流动,并避免产生环路电流。

而图 11-2 仅显示了两个收发器节点的详细连接,图 11-3 给出了多个隔离收发器的示例。除一个收发器外,所有收发器均通过隔离接入总线。左侧的非隔离收发器为整个总线提供了单接地基准。

GUID-F14C76ED-8AB2-4CBB-B4A7-E569BDE69630-low.gif图 11-3 多个现场总线收发信台的隔离