摘要 目前在我國(guó)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線中，RS-485半雙工、全雙工異步通信總線被各個(gè)研發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛使用。但是基于在RS-485總線上只能有一個(gè)主機(jī)、總線效率低、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差、通訊的可靠性低、后期維護(hù)成本高、應(yīng)用不靈活等特點(diǎn)，本文提出了應(yīng)用RS-485改進(jìn)的方法和建議，提出RS-485網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方案即CAN-bus總線在通信能力、可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、易用性、傳輸距離遠(yuǎn)成本低等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì),因而更具有發(fā)展前景,是一種更好的、更徹底的解決方案。 一、引言 在過(guò)去的20年的時(shí)間里，建議性標(biāo)準(zhǔn)RS-485 作為一種多點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，被應(yīng)用在許多不同的領(lǐng)域，作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路。它往往應(yīng)用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。 由于RS-485總線本身存在的許多局限性，隨著科技的發(fā)展，RS-485的缺點(diǎn)慢慢的暴露出來(lái)。雖然許多工程師、生產(chǎn)廠商等提出了一些辦法，但都不能從根本上解決RS-485這些先天性的問(wèn)題。　 二、RS-485簡(jiǎn)述 電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA 于1983 年制訂并發(fā)布RS-485 標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)TIA—通訊工業(yè)協(xié)會(huì)修訂后命名為T(mén)IA/EIA-485-A，習(xí)慣地稱(chēng)之為RS-485。RS-485是為彌補(bǔ)RS-232 通信距離短、速率低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的。RS-485只規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電特性，而沒(méi)有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通信協(xié)議。因而在當(dāng)時(shí)看來(lái)是一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)、具有相當(dāng)高噪聲抑制、相對(duì)高的傳輸速率、傳輸距離遠(yuǎn)的通信平臺(tái)。 　　但是RS-485總線本身存在著許多局限性，隨著科技的發(fā)展，RS-485的總線效率低、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差、通訊的可靠性低、后期維護(hù)成本高、網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)試復(fù)雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接的節(jié)點(diǎn)少、應(yīng)用不靈活等缺點(diǎn)慢慢的暴露出來(lái)。雖然許多工程師、生產(chǎn)廠商等提出了改進(jìn)的方法和建議，但都不能從根本上解決RS-485這些先天性的問(wèn)題。于是應(yīng)用RS-485的生產(chǎn)廠商開(kāi)始尋求一種更好的、更徹底的解決方案。 　　CAN-bus總線在通信能力、可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、易用性、傳輸距離遠(yuǎn)、成本低等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，成為業(yè)界最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 　　據(jù)CIA統(tǒng)計(jì)2001年，僅在歐洲就銷(xiāo)售了超過(guò)1億個(gè)CAN-bus節(jié)點(diǎn)，幾乎淘汰了所有的RS-485系統(tǒng)。但在國(guó)內(nèi)基于歷史或者其他的原因，大多數(shù)的廠商、工程師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品、工程立項(xiàng)時(shí)第一想到的是應(yīng)用RS-485總線系統(tǒng)，這不能不說(shuō)是一種遺憾。所以在國(guó)內(nèi)的RS-485總線，仍然會(huì)有一段生命周期。 　　在此，提出RS-485網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方案，用以拋磚引玉，期望越來(lái)越多的工程師、生產(chǎn)廠商加入到更先進(jìn)CAN-bus總線行業(yè)。 三、解決方案 ： 　　 1、RS－485總線網(wǎng)絡(luò)與CAN-bus總線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 　　 2、CAN-bus總線網(wǎng)絡(luò)完全替代RS-485總線網(wǎng)絡(luò) 　 　 　　RS-485\CAN-bus優(yōu)缺點(diǎn)比較 　　通過(guò)上表比較可知，RS-485網(wǎng)絡(luò)除了硬件成本、開(kāi)發(fā)難度比CAN-bus網(wǎng)絡(luò)稍具優(yōu)勢(shì)外，其他性能方面都沒(méi)有可比性。在產(chǎn)品更新速度特別快的今天，如果將產(chǎn)品的上市時(shí)間、產(chǎn)品的后期維護(hù)、軟件開(kāi)發(fā)難度等計(jì)算在一起，RS-485的硬件成本優(yōu)勢(shì)也變得不十分明顯。因而用CAN總線取代RS-485總線是一種比較徹底的方案。 　　RS－485總線網(wǎng)絡(luò)與CAN-bus總線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 　　一下子完全放棄RS-485網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有困難的，尤其是在已經(jīng)具有現(xiàn)成的硬件網(wǎng)絡(luò)中。可以考慮一種折衷的、暫時(shí)的解決方法： 1、就是在保留現(xiàn)有RS-485系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，添加一個(gè)CAN-bus接口。這里，可以選擇CAN485智能轉(zhuǎn)換器，來(lái)實(shí)現(xiàn)RS-485網(wǎng)絡(luò)與CAN網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。 2、CAN-bus總線網(wǎng)絡(luò)完全替代RS-485總線網(wǎng)絡(luò) 　　對(duì)于系統(tǒng)性能、實(shí)時(shí)性、可靠性要求高的場(chǎng)合可以考慮完全摒棄RS-485系統(tǒng)，來(lái)構(gòu)建一個(gè)新的CAN-bus系統(tǒng)。 　　構(gòu)建CAN－bus系統(tǒng)需要考慮網(wǎng)絡(luò)布局、節(jié)點(diǎn)電路的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)工具的選擇等。 四、網(wǎng)絡(luò)布局 　　基于CAN-bus與RS-485在電氣特性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹鞑ッ襟w等有太多相似的地方，所以CAN-bus網(wǎng)絡(luò)替換RS-485網(wǎng)絡(luò)是非常方便、節(jié)省成本的。圖5-1和圖5-2分別為CAN-bus和RS-485的電氣連接圖。 [align=center] 圖5-1 　CAN-bus建議的電氣連接圖 圖5-2 　RS-485典型的2線制網(wǎng)絡(luò)連接圖[/align] 　　從上圖比較可知，CAN與RS-485的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话愣疾捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，而且也都沒(méi)有規(guī)定總線電纜的機(jī)械和材料參數(shù)。如果RS-485的傳播媒體是光纖，那么原有的網(wǎng)絡(luò)布局不需要作任何的改動(dòng)（包括網(wǎng)線），只需要用CAN節(jié)點(diǎn)來(lái)替換RS-485節(jié)點(diǎn)即可；但是如果是應(yīng)用雙絞線（屏蔽或不屏蔽）則CAN網(wǎng)絡(luò)必須要滿足如表5-1所示的物理媒體參數(shù)。 如果舊的RS-485網(wǎng)絡(luò)的雙絞線（屏蔽或不屏蔽）不符合表中的參數(shù)，為了獲得最佳的系統(tǒng)性能，那只有重新鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)電纜，并用CAN節(jié)點(diǎn)來(lái)替換RS-485節(jié)點(diǎn)。 　　實(shí)際的RS-485系統(tǒng)中，大多數(shù)雙絞線的阻抗特性在102Ω至120Ω之間，如果系統(tǒng)中應(yīng)用的波特率不是很高、傳輸距離不是很遠(yuǎn)，則可以保留原有的網(wǎng)絡(luò)電纜，要注意網(wǎng)絡(luò)兩端的終端電阻值為120Ω左右。 結(jié)束語(yǔ): 作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CAN-bus 已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。例如，在汽車(chē)電子、自動(dòng)控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等各領(lǐng)域，CAN-bus 都具有不可比擬的優(yōu)越性。西林鋼鐵公司燒結(jié)配料采用的CAN-bus總線后,設(shè)備投資小,維護(hù)率大大降低. 　　CAN-bus以其開(kāi)發(fā)維護(hù)的低成本、高總線利用率、很遠(yuǎn)的傳輸距離（最遠(yuǎn)可達(dá)10Km）、根據(jù)優(yōu)先級(jí)的多主結(jié)構(gòu)、可靠的錯(cuò)誤檢測(cè)和處理機(jī)制，全面彌補(bǔ)了傳統(tǒng)RS485網(wǎng)絡(luò)的低總線利用率、單主從結(jié)構(gòu)、無(wú)硬件錯(cuò)誤檢測(cè)的不足。使用戶能組建起穩(wěn)定、高效的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，獲得最大的價(jià)值。 作者簡(jiǎn)介： １、張漢兵：黑龍江省西林鋼鐵公司計(jì)控處自動(dòng)化研發(fā)部助理工程師 ２、董立峰：黑龍江省西林鋼鐵公司計(jì)控處自動(dòng)化研發(fā)部數(shù)控工程師 ３、徐姝婉：黑龍江省西林鋼鐵公司計(jì)控處自動(dòng)化研發(fā)部助理工程師 ４、秦　萍：黑龍江省西林鋼鐵公司計(jì)控處自動(dòng)化研發(fā)部助理工程師