工业以太网交换机哪家好用？

太多的拖了，一点都不客观。我在这个行业混了好多年，大致回答下，分几点：

一、国际老的品牌：赫斯曼、格雷特、罗杰康、摩莎。下面分别介绍一下这四家：

赫斯曼、格雷特：很早以前就被百通收购，随后砍掉了研发。设备最大优点是稳点，但是缺点也很明显，如元器件老旧，无法更新软件，新机种等。

    罗杰康：被西门子收购，这家质量就比较一般了，没有什么亮点。但依靠西门子的强大市场卖的很好。

    摩莎：质量中等，但是价格便宜，这两年卖的风生水起。和前面几个厂家比，唯一一个有研发团队的吧。

二、国内品牌：东土、三旺、海得、其他

东土、三旺：为啥把他俩放一起介绍呢，因为他俩的发展过程太像了，都是不重视技术，但是有很大的市场，很多设备都是找很差的小厂贴牌，所以导致东土在轨交行业发生过严重的事故后，目前被国家禁入轨交行业。

海得：这家是一个很奇怪的厂家，与所有国内厂家都不同。最早就是靠代理赫斯曼起家，自己也维护着一个叫海斯科的国产品牌，但是也都是找小厂贴牌，自己没有研发实力。但他曾经和赫斯曼组建了一个研发团队，引进了一些赫斯曼的技术，一度很让人期待，可惜半途而废，研发团队出走组建了一家专门做工业交换机的公司。海得还在继续搬砖、贴牌。

其他小厂：国内工业交换机厂家多如牛毛，但是大多数都是靠贴牌，自主研发的不多导致质量很差。如果想用国产的，还是选有研发团队的。

moxa台湾的品牌请看武汉鸿伟光电N5208-S2/P22光口+6电口串口网管型卡轨式百兆环网冗余工业以太网交换机高性能非网管工业以太网交换机，提供工业卡轨安装方式，具有环网冗余功能。前面板具有2个以上联环网冗余的100Base-FX单模或多模光纤接口，也可以使用100Base-TX的电口。利用上联冗余光纤接口可以组成光纤冗余环网，系统在出现故障时环网冗余倒换时间小于100ms。还有6个10Base-T/100Base-TX以太网RJ45端口。每个RJ45端口都具有自适应功能，能自动配置到10Base-T或100Base-TX状态以及全双工或半双工的运行模式，并能自动进行MDI/MDI-X连接。

目前固态硬盘开始普及，而在组装电脑的时候，我们常常会考虑选固态硬盘还是机械硬盘，由于这两种硬盘优势各有千秋，对于小白来说，绝对是很纠结的事情。下面就让我带你去看看固态硬盘和机械硬盘的相关知识吧，希望能帮助到大家!

一文看懂固态硬盘!

硬盘对于整台电脑的重要性不言而喻，电脑所运行的 操作系统 、软件、以及游戏等所有文件资料都是存放在硬盘里面的，硬盘的不同类型和你电脑的性能密切相关，本期笔者向大家介绍一些有关硬盘的知识。

硬盘的种类

目前分为三种硬盘：机械硬盘(HDD)、固态硬盘(SSD)、混合硬盘(SSHD)。其中机械硬盘和固态硬盘为主流，机械硬盘采用磁性碟片进行存储，目前市面上主流机械硬盘品牌有：希捷、西部数据、东芝。固态硬盘采用闪存颗粒进行存储，有体积小、速度快等特点。混合硬盘可以看做是机械硬盘和固态硬盘的结合体，多用于对空间要求较高的 笔记本 电脑中，但是随着固态硬盘的普及，混合硬盘也逐渐被市场淘汰。

机械硬盘和固态硬盘的区别

固态硬盘普遍要比机械硬盘体积小且重量轻。其次是速度，固态硬盘比机械硬盘存储速度快，如果将机械硬盘比作是一辆货车，那固态硬盘就是一辆跑车。机械硬盘采用物理方式读写数据，所以在工作时会有噪音，使用时间久一点的机械硬盘噪音尤为明显，而固态硬盘因为读写原理不同，噪音为0，并且功耗更低。固态硬盘采用闪存颗粒制作而成，具有更强的防震抗摔性，而机械硬盘在运行过程中，如遇到震动，则很容易产生坏道而造成数据丢失。那么固态硬盘就没有缺点了吗当然不是，固态硬盘有读写次数限制，而机械硬盘有着更长的寿命。

固态硬盘的重要参数

主控是固态硬盘的控制中心，市面上常见品牌的主控有迈威(Marvel)，后改名为“美满”，人们常叫它“马牌”，还有三星、英特尔、慧荣、群联、东芝等。主控好比是固态硬盘的司机，司机技术越好，就越能发挥出固态硬盘的性能。

闪存颗粒同样重要，3D NAND和3D __point为目前主流，NAND闪存又分为SLC、MLC、TLC、QLC四种类型闪存颗粒，SLC为单阶存储单元，每一个单元存储一个信息，MLC为双阶存储单元，每一个单元存储两个信息，TLC为三阶存储单元，每一个单元存储三个信息，以此类推。其中SLC颗粒传输速度最快，使用寿命最久，但是成本也相对最高，多用于企业级存储。而MLC颗粒速度和寿命都不如SLC颗粒，但成本较低，多用于消费级市场。而TLC颗粒和QLC在MLC的基础上速度更慢，寿命更少，成本更低(后来TLC颗粒成为主流)。这些颗粒组合之后就成了NAND平面闪存，将这些平面闪存多个堆叠在一起就组成了3D NAND闪存。而3D X__oint比3D NAND速度更快，延迟更低且寿命更长，但成本也随之水涨船高，目前只有英特尔使用。目前具备自主生产颗粒能力的厂商有：英特尔、三星、西部数据、镁光、东芝、海力士。

固态硬盘接口和传输协议

目前分为三种接口：SATA、M2、PCIE，传输速度由低到高。SATA接口固态传输速度不会超过550Mb/s。M2接口分为M型和 B型 两种类型，M型走PCIE通道，传输速度更快，而B型走SATA通道，传输速度相对较慢。我们可以把传输协议比作是道路，路越宽传输速度越快。

以上就是有关固态硬盘性能的部分重要参数，希望能够帮助到你，笔者建议选择有自产闪存颗粒能力的品牌，再根据自己预算进行选择避免翻车。

服务器的 硬盘知识

以下是主流硬盘：

1 SATA硬盘(普通硬盘，特点：便宜，读写速度一般，寿命一般)

2 SSD硬盘(固态硬盘，特点：读写速度很快，寿命较低，数据恢复不易)

3SAS硬盘(大数据专用，特点：读写速度快，寿命很长)

比较：

读写速度：SSD〉SAS〉SATA

寿命：SAS>SATA>SSD

一般机房默认的是SATA硬盘，这个硬盘是自带的，价格比较便宜特点上面也列有。如果没什么特殊情况，自带的SATA硬盘就足够;如果是追求读写速度的话SSD硬盘的确是个好选择;如果数据比较重要的话，建议使用SAS硬盘，但是SAS硬盘对机器要求比较高，目前只有E5的机器支持。

如果是做数据库服务器，建议是对每台服务器的硬盘做阵列，这样以免当硬盘出现问题的时候，造成服务器的数据不必要的损失，一般机房做最多的是阵列1和阵列0

硬盘的阵列1与阵列0

阵列0：两块500G硬盘做成的一块1T硬盘，比一般单独的1T硬盘发挥效果更好

阵列1：两块500G硬盘做成的一块500G硬盘，有备份功能

RAID 0又称为Stripe或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。

RAID 1通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。

科普机械硬盘与固态硬盘知识

机械硬盘篇

机械硬盘(HDD)最大优势就是在于容量大，价格便宜。传统的机械硬盘采用的是高速旋转的磁盘来存储数据，通过磁头来进行读写，在这个机械运动过程中会存在延迟，并且无法同时迸发多向读写数据，目前的机械硬盘已经遇到了速度瓶颈。

1、机械硬盘容量

对于主流用户来说，目前性价比最高的就是1T、2T机械硬盘，也是最佳容量之选。因此我们在装机时候可根据自己需求来选择适合自己的容量，一般家用、办公、游戏用户，选择1T或者2T容量就对了。

2、机械硬盘转速

目前市面上的主流机械硬盘，转速一般是7200转，部分会有5400转，建议首选考虑7200转。一般来说，机械硬盘转速越高，那么内部传输率就越快，读写速度越快，也就是机械硬盘的速度越快，但是发热量也随之增加。

3、机械硬盘缓存

除了转速会影响机械硬盘的速度之外，机械硬盘的缓存大小也会影响速度，机械硬盘存取零碎数据的时候需要不断的在硬盘与内存之间交换数据，如果机械硬盘具备大缓存，可以将零碎数据暂时存储在缓存中，减小对系统的负荷，也能够提升数据传输速度。

4、单碟容量越大性能越高

目前，对于机械硬盘来说，单盘片容量越大，机械硬盘可储存的数据就越多。传统机械硬盘主要由磁盘和磁头组成，由于体积的限制，每个机械硬盘腔体所能安放的盘片也有限。要在有限的盘片里增大机械硬盘的容量，就只能靠提升碟片的存储密度。通过垂直记录技术，不但盘片的容量提到了一个新高度。与此同时，由于盘片数据密度的增加，机械硬盘的持续传输速率也获得了质的提升。

5、机械硬盘接口类型

现阶段的机械硬盘主流接口都是SATA30类型的，IDE、SATA1、SATA2接口都属于机械硬盘老接口，其中SATA1、SATA2接口可以互相兼容，主要是传输速率不同，SATA10为理论传输速度为15Gbit/s，SATA20为理论传输速度为3Gbit/s，SATA30为理论传输速度为6Gbit/s。此外，IDE是老式的机械硬盘接口，理论传输速度仅有100或166MB/S，由于传输速度较慢，因此被淘汰，而目前的主板也已经完全取消了IDE接口的支持。

固态硬盘篇：

固态硬盘的优势主要是读写速度快，完全突破了机械硬盘的速度瓶颈。固态硬盘用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成，有点类似于U盘，缺点是容量较小，价格较贵。

1数据读写速度

入门级的SATA30固态硬盘读写速度能够达到500M/S，而机械硬盘只能达到150MB/S，约三倍的差距。更别提现在的M2 NVMe协议的固态硬盘了，读写速度高的吓人。

2固态硬盘噪音与散热

由于固态硬盘内部是采用闪存颗粒而制成的硬盘，没有机械部件转动，没有磁盘和磁头机械马达、风扇等，因此在运行时做到绝对的静音，而且发热量较小。

3重量和体积、抗震性

固态硬盘内部都是类似于内存颗粒一样的存储芯片，所以重量轻， 体积小，抗震性能好。

5功耗：

由于固态硬盘内部没有机械部件，没有高速旋转的磁盘，所以功耗较小，更加节能省电。通常不超过3W，而机械硬盘则是5-10W，大了两三倍，因此固态硬盘更加符合节能环保。

注：固态硬盘除了容量小的缺点，固态硬盘在数据安全性也是缺点，可能会导致数据无法恢复，但是机械硬盘损坏，一般还可以进行数据恢复，从数据安全性来讲，机械硬盘也有优势。

总结 ：

能够看出来说，固态硬盘与机械硬盘优势确实各有千秋，那么买电脑选固态硬盘还是机械硬盘对于目前普通用户来说，如果对安全性要求不是很高，并且对容量存储要求不高，建议首选速度更快的固态硬盘。当然，如果预算足够，我们更加建议固态+机械双硬盘方案，固态硬盘作为系统盘符，而机械硬盘作为存储重要数据，兼备速度与大存储需求。

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由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。

接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

针对RS-232-C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点：

RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2-6）V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2-6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

RS-485的数据最高传输速率为10Mbps

RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

2、RS-422与RS-485串行接口标准

1．平衡传输

RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B

通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一"使能"端，而在RS-422中这是可用可不用的。"使能"端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当"使能"端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作"第三态"，即它是有别于逻辑"1"与"0"的第三态。

接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

2．RS-422电气规定

RS-422标准全称是"平衡电压数字接口电路的电气特性"，它定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。

RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。

3．RS-485电气规定

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信

而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑鳵S-422是4k健；旧峡梢运礴S-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。

RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。

3、RS-422与RS-485的网络安装注意要点

RS-422可支持10个节点，RS-485支持32个节点，因此多节点构成网络。

网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。

在构建网络时，应注意如下几点：

1．采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。

2．应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。

总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。

4、RS-422与RS-485传输线上匹配的一些说明

对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢？

理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间最小为250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为02m/ns（24AWGPVC电缆），那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。

一般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在RS-422网络中取100Ω，在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。

另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配，利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的"匹配"，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果显著。

5、RS-422与RS-485的接地问题

电子系统接地是很重要的，但常常被忽视。接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422与RS-485传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性，尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格。否则接口损坏率较高。

很多情况下，连接RS-422、RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的"A"、"B"端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面二个原因：

1．共模干扰问题：

正如前文已述，RS-422与RS-485接口均采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，如RS-422共模电压范围为-7～+7V，而RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

当发送驱动器A向接收器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPD。那么，接收器输入端的共模电压VCM就会达到VCM=VOS+VGPD。RS-422与RS-485标准均规定VOS≤3V，但VGPD可能会有很大幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入VCM超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。

2．（EMI）问题：

发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于上述原因，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传输方式，但对整个RS-422或RS-485网络，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。

这条信号地可以是额外的一条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是最通常的接地方法。

值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信。笔者认为，可以采取以下三种措施：

如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升高，但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。

采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的一种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点（例如处于恶劣的工作环境的现场设备）浮置起来（也就是系统的电路地与机壳或大地隔离），这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。

采用隔离接口。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。

6、RS-422与RS-485的网络失效保护

RS-422与RS-485标准都规定了接收器门限为±200mV。这样规定能够提供比较高的噪声抑制能力，如前文所述，当接收器A电平比B电平高+200mV以上时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。但由于第三态的存在，即在主机在发端发完一个信息数据后，将总线置于第三态，即总线空闲时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200～+200mV直至趋于0V，这带来了一个问题：接收器输出状态不确定。如果接收机的输出为0V，网络中从机将把其解释为一个新的启动位，并试图读取后续字节，由于永远不会有停止位，产生一个帧错误结果，不再有设备请求总线，网络陷于瘫痪状态。除上述所述的总线空闲会造成两线电压差低于200mV的情况外，开路或短路时也会出现这种情况。故应采取一定的措施避免接收器处于不确定状态。

通常是在总线上加偏置，当总线空闲或开路时，利用偏置电阻将总线偏置在一个确定的状态（差分电压≥-200mV）。

上述方法是比较经典的方法，但它仍然不能解决总线短路时的问题，有些厂家将接收门限移到-200mV/-50mV，可解决这个问题。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不仅省去了外部偏置电阻，而且解决了总线短路情况下的失效保护问题。

7、RS-422与RS-485的瞬态保护

前文提到的信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的瞬态干扰就无能为力了。由于传输线对高频信号而言就是相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百上千伏的电压。

实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。

1．隔离保护方法。

这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离，已有器件厂商将所有这些元件集成在一片IC中，使用起来非常简便，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。这种方案的优点是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺点是成本较高。

2．旁路保护方法。

这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、MOV、气体放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，缺点是保护能力有限，只能保护一定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，而且需要有一条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，如图1。在这种方法中，隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。

8、采用RS485接口时，传输电缆的长度如何考虑？

答：在使用RS485接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。

当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例如：当数据信号速率为600Kbit/S时，采用24AWG电缆，最大电缆长度是200m，若采用19AWG电缆（线径为0。91mm）则电缆长度将可以大于200m；若采用28AWG电缆（线径为0。32mm）则电缆长度只能小于200m。

工业以太网交换机应用最广的行业是电力，交通，及工业自动化行业，其次就是安防监控市场。所以要看工业交换机的排名需要从这几个行业入手。

工业交换机市场目前可以分为进口品牌和国产品牌，随着中国制造2025和工业40的逐渐展开，工业交换机的市场越来越大，但是进口品牌的在国内的份额却在不断的萎缩。

目前比较著名的进口品牌为赫斯曼，西门子，及摩萨。当年在电力行业做到首屈一指的罗杰康已经被西门子收购了。这三家品牌各有其特色：

赫斯曼在交通领域市场份额首屈一指：尤其是轨道交通的信号系统。其产品软件很完善，稳定性和易用性都很强，其产品部分在德国生产，部分在苏州生产，还有部分产品是贴牌的（国产当自强）。其实在哪里生产还是贴牌都不重要，重要的是赫斯曼的质量管理体系极度完善，这是对用户的最终保障。

西门子在工业自动化市场份额独占鳌头：西门子是个综合性的工业自动化厂家，以提供整体解决方案为主。其工业交换机搭配其PLC所向披靡。但是西门子与赫斯曼相比其软件更加偏向于工业控制而不是强大的交换能力。售后服务与赫斯曼对比也是体制不同（到底西门子是个巨大无比的公司，业务繁多）。西门子的部分产品为了提高竞争力也是贴牌定制的（还是国产当自强）。

摩萨在进口品牌内是目前唯一一个还在电力市场少许有些份额的，而且只是南方电网。当年因为某进口品牌工业交换机后门的安全问题，工信部对国网和南网提出了大面积的整改要求。这个事情直接导致了进口品牌份额在电力行业的直线下降甚至到基本消失。这个行业基本上是国产品牌在主导。

从产品档次上来说，赫斯曼的产品档次应该是最高端的。其最新发布的几款产品都是基于Broadcom的交换芯片，尤其是其最高端的MACH4500。2U的高度里面做出了模块化的88个端口，实属不易。而西门子与摩萨最高端的产品还是停留在Marvell的芯片上。

从销售模式来来说，进口品牌严重依赖渠道及代理商销售。这种方式有好有坏，好处是覆盖面很广，很多工业系统配套的小项目都可以直接通过渠道和代理商做掉。但是在网络极度发达，去中间环节是大趋势的今天，这种渠道和代理商销售模式会导致居高不下的价格。

从售后服务来说，进口品牌肯定不如国产品牌。国产品牌已经可以做到了随叫随到。售后服务是国产品牌赶超进口品牌的一个很好的突破口。

国产工业交换机品牌比较知名的是上海博瀛公司的子午线（MRD），北京军悦飞翔公司的东土（KYLAND），和深圳三汪通信公司的三旺（3ONEDATA）。由于工业自动化市场比较零散而且强调配套。三个国产品牌与三个国际品牌相比没有渠道和代理商的优势，在这个市场做的都不是很好。国产工业交换机主要的市场是电力，交通，和安防。

在电力领域，由于国家电网和南方电网及各个地市电力三产公司的特殊性，电力行业里面大家看到的品牌表面上很多很杂。很多地方电力三产公司都有自己的工业交换机品牌。但是在电力行业主力的原厂生产厂家只有子午线和东土。大部分电力行业的工业交换机都是贴牌这两家公司的，其中子午线比例大概为60%，东土大概为30%，剩下的10%是一些规模比较小的公司。

在电力行业对工业交换机的要求比较封闭和特殊（有很多电力行业相关的规范），不只是宽温和电磁兼容性要求，还包括电力行业各种软件模型、管理模型、及冗余保护的要求，所以自从罗杰康逐渐在电力行业消失后，这两家国产品牌的公司基本上完全占据了这个市场。

在交通行业，尤其是高速铁路（俗称高铁）和城市轨道（俗称地铁），国内品牌主要还是东土和子午线。但是在这两个行业，国产品牌的市场占有率与国际品牌比较相比还是比较低，尤其是在与列车控制相关的信号系统。单从国产品牌来说，地铁行业子午线第一名，东土第二名，两个品牌加起来占有率大概在所有国产品牌里面占据了80%；高铁行业东土第一名，子午线第二名，两个品牌加起来占有率大概在所有国产品牌里面占据了70%。这对国产当自强的中国品牌来说确实是可喜可贺的。但是这两个国产品牌还要继续努力，继续压缩进口品牌的市场份额，尤其是信号系统。

在安防行业，外场接入交换机采用工业交换机已经成为了主流趋势，尤其是PPP项目，投资方都希望5年才更换一批设备。所以对外场交换机的寿命和稳定性提出了很高的要求。在这个行业做的最好的是三旺，大概占据了三分之一的市场份额，子午线和东土占据了三分之一的市场份额，剩下的基本上是卓越，宽裕，兆越等等。当然这个市场因为对价格很敏感，且最基本的要求只是宽温运行，这个市场确实有不少以次充好滥竽充数的垃圾厂家在浑水摸鱼。

对于这三家国产品牌来说，如果想要在5-10年内全盘占领国内的工业交换机市场，这三家公司要拧成一股绳，既要有良性的市场竞争，又要不断提高自身产品质量和管理能力。国人对这三家的期望可以总结为：向上驱逐进口列强，向下屏蔽国产垃圾。

至于思科，华为，华三等民用交换机厂家和研华，研祥，华北科技等工控机厂家确实都有自己的少量工业交换机，但是都是为其民品交换机/工控机项目配套而存在的，一般这些厂家都不会特别单独推广；至于所谓的一些媒体举办的某一年的十大工业交换机品牌入围，那都是花钱买的。

再从产品的角度入手，国产品牌与进口品牌还是有一定差距的。工业交换机主要用于关键（Mission Critical）的行业和场所，所以对其安全性，稳定性，和可靠性的要求要远远高于电信级、商用、及民用交换机。衡量工业交换机最重要的就是其各种认证的完善性。其中最基本、最本质的定义工业交换机区别于商用交换机的认证是如下的工业控制设备安全认证：

1 UL61010-1,

2 UL61010-2-201,

3 cUL61010, CAN/CSA-C222 No 61010-1,

4 CAN/CSA-C222 No 61010-2-201,

5 IEC61010 CB including EU, Scandinavia, USA, Australia, Canada, Japan, China National Differences,

6 EN55032 Class A，

7 EN55024，

8 EN61000-3-2，

9 EN61000-3-3，

10 EN61010-1，

11 LVD Directive 2014/35/EU,

12 EMC Directive 2014/30/EU1,

13 EN61000-6-4,

14 EN61000-6-2,

15 FCC Part15 Class A

除了如上最基本的工业设备安全认证以外，还有对生产厂家的体系认证要求，比如一个品牌要做大铁和地铁行业，这个公司必须具备IRIS国际铁路质量体系认证，电力安防行业则需要ISO9000系列质量管理体系认证、ISO14001环境管理体系认证、及OHASA18001职业健康安全管理体系认证。当然还有对公司软件能力的认证，比如各种IPv6软件著作权，双主控软件著作权等等。

各个行业的不同应用还对工业交换机有相关行业的认证，比如：交通行业的EN50121，EN50155，NEMA等认证；电力行业的IEC61850，中国的电科院认证；自动化行业的EN61131；安防监控行业的公安部认证；危险区域的ATEX及各种防火防爆认证。

没有如上各种认证的交换机不能称作工业交换机，最多只是加固交换机或者是宽温交换机。

网上的信息泛滥，各种排名大奖投票数不胜数，潜在的工业交换机用户不要太相信网上搜到的文章，要具备一些自己判断工业交换机质量好坏的基本能力。接下来列出来的是一些判断工业交换机档次的一些通俗易懂的方法和方式：

1 外壳：高质量的工业交换机外壳一般都是铝合金或者是阻燃塑料，但是一般不会用铁壳。铁壳的问题是时间久了会生锈。虽然可以通过喷漆喷塑来防止铁壳生锈，但是铁片切割的刀口部分要么无法被喷漆喷塑覆盖或者附着度不够牢固。生锈都是从铁壳的刀口开始。而铁锈一旦进入设备内部，对于寿命和稳定性要求都很高的工业交换机是致命的；所以从这点来说工业交换机是越轻越好，而不是一般常识的越重越有质感。

2 螺丝：高质量的工业交换机一般都采用不锈钢或者不锈铁的内梅花螺丝，而不是普通的十字螺丝。为什么要采用内梅花螺丝的原因是显而易见的，在这里就不多做描述了；

3 电路板：高质量的工业交换机一般都采用沉金的电路板，而不是镀锡的。虽然成本增加了很多，但是沉金的电路板质量和稳定性及一致性要高很多。

4 电解电容：电解电容目前是电子产品通用元器件中最脆弱的元器件。高质量的工业交换机能够避免采用电解电容的地方都会采用钽电容和高分子电容；无法避免电解电容的高压部分一般都采用日系、美系、及欧系的电解电容，不会采用台系或者是国产的电解电容（国产当自强）。

5 风扇：风扇受到其自身传动的限制，是属于对工业交换机寿命和稳定性拖后腿的主要部件。高质量的工业交换机一般都会避免风扇的使用，采用自然散热的方式进行散热。

6 主交换芯片：采用Broadcom的交换机一般都是比较高端的，然后是Microsemi，Marvell这些美国品牌。然后就是台系的Realtek，Icplus等等。国产的成熟的适用于工业交换机的交换芯片基本没有（国产当自强）。

7 软件：读一读交换机的命令行手册，看看交换机的WEB管理界面，不用看功能，只需要留意手册是否做的工整，WEB是否有错别字，英文是否流畅就足够了。

能够做到如上七点的工业交换机，质量都不会很差的。

由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。

接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

针对RS-232-C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点：

RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2-6）V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2-6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

RS-485的数据最高传输速率为10Mbps

RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

2、RS-422与RS-485串行接口标准

1．平衡传输

RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B

通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一"使能"端，而在RS-422中这是可用可不用的。"使能"端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当"使能"端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作"第三态"，即它是有别于逻辑"1"与"0"的第三态。

接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

2．RS-422电气规定

RS-422标准全称是"平衡电压数字接口电路的电气特性"，它定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。

RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。

3．RS-485电气规定

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信

而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑鳵S-422是4k健；旧峡梢运礴S-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。

RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。

3、RS-422与RS-485的网络安装注意要点

RS-422可支持10个节点，RS-485支持32个节点，因此多节点构成网络。

网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。

在构建网络时，应注意如下几点：

1．采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。

2．应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。

总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。

4、RS-422与RS-485传输线上匹配的一些说明

对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢？

理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间最小为250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为02m/ns（24AWGPVC电缆），那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。

一般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在RS-422网络中取100Ω，在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。

另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配，利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的"匹配"，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果显著。

5、RS-422与RS-485的接地问题

电子系统接地是很重要的，但常常被忽视。接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-422与RS-485传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性，尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格。否则接口损坏率较高。

很多情况下，连接RS-422、RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的"A"、"B"端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面二个原因：

1．共模干扰问题：

正如前文已述，RS-422与RS-485接口均采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，如RS-422共模电压范围为-7～+7V，而RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

当发送驱动器A向接收器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPD。那么，接收器输入端的共模电压VCM就会达到VCM=VOS+VGPD。RS-422与RS-485标准均规定VOS≤3V，但VGPD可能会有很大幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入VCM超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。

2．（EMI）问题：

发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于上述原因，RS-422、RS-485尽管采用差分平衡传输方式，但对整个RS-422或RS-485网络，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。

这条信号地可以是额外的一条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是最通常的接地方法。

值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时，会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信。笔者认为，可以采取以下三种措施：

如果干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升高，但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。

采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的一种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点（例如处于恶劣的工作环境的现场设备）浮置起来（也就是系统的电路地与机壳或大地隔离），这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。

采用隔离接口。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。

6、RS-422与RS-485的网络失效保护

RS-422与RS-485标准都规定了接收器门限为±200mV。这样规定能够提供比较高的噪声抑制能力，如前文所述，当接收器A电平比B电平高+200mV以上时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。但由于第三态的存在，即在主机在发端发完一个信息数据后，将总线置于第三态，即总线空闲时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200～+200mV直至趋于0V，这带来了一个问题：接收器输出状态不确定。如果接收机的输出为0V，网络中从机将把其解释为一个新的启动位，并试图读取后续字节，由于永远不会有停止位，产生一个帧错误结果，不再有设备请求总线，网络陷于瘫痪状态。除上述所述的总线空闲会造成两线电压差低于200mV的情况外，开路或短路时也会出现这种情况。故应采取一定的措施避免接收器处于不确定状态。

通常是在总线上加偏置，当总线空闲或开路时，利用偏置电阻将总线偏置在一个确定的状态（差分电压≥-200mV）。

上述方法是比较经典的方法，但它仍然不能解决总线短路时的问题，有些厂家将接收门限移到-200mV/-50mV，可解决这个问题。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不仅省去了外部偏置电阻，而且解决了总线短路情况下的失效保护问题。

7、RS-422与RS-485的瞬态保护

前文提到的信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的瞬态干扰就无能为力了。由于传输线对高频信号而言就是相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百上千伏的电压。

实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。

1．隔离保护方法。

这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离，已有器件厂商将所有这些元件集成在一片IC中，使用起来非常简便，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。这种方案的优点是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易，缺点是成本较高。

2．旁路保护方法。

这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、MOV、气体放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，缺点是保护能力有限，只能保护一定能量以内的瞬态干扰，持续时间不能很长，而且需要有一条良好的连接大地的通道，实现起来比较困难。实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，如图1。在这种方法中，隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。

8、采用RS485接口时，传输电缆的长度如何考虑？

答：在使用RS485接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。

当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例如：当数据信号速率为600Kbit/S时，采用24AWG电缆，最大电缆长度是200m，若采用19AWG电缆（线径为0。91mm）则电缆长度将可以大于200m；若采用28AWG电缆（线径为0。32mm）则电缆长度只能小于200m。

一、通信

通信在不同的环境下有不同的解释，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。

（一）通信数据传输方式

数据传输的方式：并行和串行。

1、并行通信

通常是指将数据字节的各位用多条数据线同时进行传出，并行数据传输是以计算机的字长，通常是8位、16位、32位为传输单位，一次传送一个字长的数据。并行通信控制简单，传输速度快，由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。

是电脑与其它设备传送信息的一种标准接口，并行口数据传送速度比串行口快，但传送距离较短。并行口使用25孔D形连接器，常用于连接打印机。

2、串行通信

是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。串行通信的传输方向：

1）单工 （Duplex）

单工就是在同一时间只允许一方向另一方传送信息，而另一方不能向一方传送。例如遥控、遥测，就是单工通信方式。

2）半双工（Half Duplex）

数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是需要分时进行不能同时传输。无线电话机就是一种半双工设备。

3）全双工（Full Duplex）

是指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的网卡一般都支持全双工 。

（二）并行与串行的特点

1、并行通信

优点：传送速度快。

缺点：不便长距离传送，小于30M。

2、串行通信

优点：便于长距离传送，几米到几千公里。

缺点：传送速度较慢。

（三）串行通讯的协议

在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。串行通讯协议有很多种，像RS232，RS485，RS422，甚至现今流行的USB等都是串行通讯协议。

二、RS232

个人计算机上的通讯接口之一，通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。

1、RS-232-C接口的由来

RS-232-C接口（又称EIA RS-232-C），是在1970 年由美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的一种串行物理接口标准。它的全名是"数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准"。该标准规定采用一个25 个脚的DB-25 连接器， RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。（“RS-232-C”中的“-C”只不过表示RS-232的版本，所以与“RS-232”简称是一样的）RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。后来IBM的PC 机将RS-232 简化成了DB-9 连接器，从而成为事实标准。

2、RS-232-C接口的电气特性

在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。

即：逻辑“1”：-5 V～-15V；逻辑“0” ：+5 V～ +15V 。噪声容限为2V。即：要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1” 。

实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用3-9条引线。RS-232-C最常用的9条引线的信号内容 RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座，通常插头在DCE端，插座在DTE端 一些设备与PC机连接的RS-232-C接口，因为不使用对方的传送控制信号，只需三条接口线，即：RXD、TXD、GND 三条线，分别为 “发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。

9芯    信号方向来自    缩写    描述    

Pin 1    调制解调器    CD    Received

Line Signal Detector (Data Carrier Detect)载波检测    

Pin 2    调制解调器    RXD    Received

Data接收数据    

Pin 3    PC    TXD    Transmit

Data发送数据    

Pin 4    PC    DTR    Data

Terminal Ready数据终端准备好    

Pin 5    GND    Signal

Ground信号地    

Pin 6    调制解调器    DSR    Data

Set Ready通讯设备准备好    

Pin 7    PC    RTS    Request

To Send请求发送    

Pin 8    调制解调器    CTS    Clear

To Send允许发送    

Pin 9    调制解调器    RI    Ring

Indicator响铃指示器    

注：调制解调器 (在这里是一个例子，它可以是其它的RS232终端设备)

常见的通讯方式是三线式，工业控制的RS-232 口一般只使用RXD、TXD、GND 三条线。这种方式是将两个RS232设备的发送端(TXD)和接收端(RXD)及接地端(GND)互相连接 。

这种方式分别将两端的RS232接口的2--3,3---2,5(7)---5(7)针脚连接起来。其中2是数据接收线(RXD)，3是数据发送线(TXD)，5(7)是接地(RND)。用三线式可以将大多数的RS232设备连接起来。但如果你认死了2--3,3--2,5(7)--5(7)对接这个理，会发现在连某些RS232设备时并不奏效。这是因为有些设备在电路内部已将2和3线调换过来了，你只要2,3,5(7)针一一对应就行了。

3、RS232传输速率

在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。

RS-232-C标准规定的数据传输速率为：

50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

注：什么是波特率？

波特率即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的波特数，即单位时间内载波参数变化的次数。它是对信号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒”（Bps）为单位。波特率有时候会同比特率混淆，实际上后者是对信息传输速率（传信率）的度量。波特率可以被理解为单位时间内传输码元符号的个数（传符号率），通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。因此信息传输速率即比特率在数值上和波特率有这样的关系。

三、RS422概述

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线，共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。

RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。 RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。

四 RS-485

1、RS-485的电气特性

逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

2、RS-485的数据最高传输速率为10Mbps

3、RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

4、RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器， 即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

5、因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔）。

五、RS232、RS485、RS422的区别

1、传输电缆长度

• RS-232一般用于20m以内的通信。

• RS422和RS485在19kpbs下能传输1200米。

2、工作方式

• RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要数字地线 。发送线和接受线三条线（异步传输），还可以加其它控制线完成同步等功能。

存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题。

• RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。 RS485和RS422电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接受，不需要数字地线。