现场总线控制系统的优缺点从通讯接口的角度探索其在总线设备中的独特优势

RS232是PC机通信中应用最广泛的串行接口,用于在低速率下增加通讯距离。设计为点对点通讯,其驱动器负载为3~7kΩ。然而,RS232存在共地噪声和不能抑制共模干扰的问题,因此通常只适用于20m以内的通信。一个完整的RS232接口有22根线,采用标准的25芯插头座。它采用逻辑电平,其中“1”是−5V~-15V,“0”是+5V~+15V。

当需要通信距离达到几十米到上千米时,就会使用RS485串行总线标准。这项技术通过平衡发送和差分接收来抑制共模干扰,并且由于总线收发器具有高灵敏度,可以检测低至200mV的电压,从而使得传输信号可以在千米以外得到恢复。RS485采用半双工工作方式,只能在任何时候有一点处于发送状态,因此需要使能信号来控制发送电路。此外,由于它允许多点互连,可以省去许多信号线,并且可以联网构成分布式系统,最多并联32台驱动器和32台接收器。

与此同时,RS422是一种双端线传送信号,它通过传输线驱动器把逻辑电平转换成电位差,再由接收器将其转换回逻辑电平进行终端信息接受。在原理上,与RS485相似,但它们都是以差动方式工作,不需要数字地线,这正是它们与单端输入输出的RS232区别所在。虽然两者都能够实现远距离传输,但它们各自有不同的优缺点,比如最大传输速率、适用范围等。

RJ45接口则主要用于数据传输,如网卡连接。一种类型中的另一种,它跟据不同法规排列了八条芯片;因此,对应的是两种类型:直通线和交叉线。而RJ45型网线插头,又称水晶头,是局域网和ADSL宽带用户网络设备间连接必不可少的一部分,有两种连接方法(直通或交叉)。

尽管如此,以往PC与智能设备之间的大量通信依赖于这些物理介质层以及链路层。如果想要实现数据双向访问,则必须编写特定的程序,这些程序通常不符合ISO/OSI规范,只能完成单一功能,对于单一设备类型有效,而没有普遍性。而现场总線技術則採用ISO/OSI模型為基礎,並提供完整軟體支持系統,用於解決總線控制、衝突檢測、鏈路維護等問題,這種技術讓設備自動組網,没有主从之分,也允許多個主設備同時存在,在同一個層次上不同廠家的產品可以互換,具備高度互操作性。

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