西门子6ES352-1AH02-0AE0

串口线也分直通和交叉，直通一般用于延长pc与设备，将2、3、5分别连接2、3、5，因为pc上一般为公头，而设备上多为母头，所以正好它们是通用的，既可用于延长也可用于连接；交叉一般用于pc与pc对接，将2对3、3对2、5对5，一般两头都是母头！

计算机出现之前，为连接串口设备，eia 制定了rs232 标准。pc 机出现后，已有的串口设备成为pc机外设，自然采用rs232 标准。目前pc 机的串行通信接口采用eia-rs-232c 标准，c 代表1969年新一次的修改。eia-rs-232c标准对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能作了规定。eia-rs-232c标准用正负电压来表示逻辑状态，在数据信号线上若电压在-3v～-15v之间表示逻辑1，若电压在+3v～+15v之间表示逻辑0；在控制信号线上若电压在-3v ～-15v 之间表示断开状态，若电压在+3v ～+15v之间表示接通状态。介于-3v ～+3v 之间和低于-15v 、高于+15v 的电压无意义。

而cpu 和终端则采用ttl 电平及正逻辑，ttl 电平用+5v 表示逻辑1，0v 表示逻辑0，它们与eia采用的电平及负逻辑不兼容，需在接口电路中进行转换。eia-rs-232c 标准没有定义连接器的物理特征．因此出现了db-25、db-15 和db-9 各种类型的连接器，pc 机的com1和com2串行接口采用db-9连接器。ela-rs-232c 标准规定，当误码率小于4%时，允许导线长度15m 。实际应用中，当使用9600b/s、普通双绞屏蔽线时，传输距离可达30m ～35m 。pc 机的com1和com2两个串行接口采用的db-9连接器是公( 针) 头，提供异步通信的 9 个引脚功能。分别为：①脚 (dcd) 数据载波检测，②脚 (rxd)接收数据，③脚(txd) 发送数据，④脚 (dtr) 数据终端准备，⑤脚 (sg) 信号地，⑥脚 (dsr) 数据设备准备好，⑦脚(ras)请求发送，⑧脚 (cts) 清除发送，⑨脚 (ri) 振铃指示。db-9 公（ 针） 头排列顺序如下图左，db-9母（孔）头排列顺序如下图右，特别注意公头引脚号从坐到右，母头是从右到左。eia-rs-232c 标准中 , 有三个发送信号：txd 、rts 和dtr，每根线的典型输出电流为±8ma/±12v 。通常由rts和dtr供电的话，可提供约192mw 功率。

pc端一般为公头，如图

结合上述说明，如果不涉及modem。串口传输数据只要有接收数据端②脚和发送数据端③脚就能实现．应将一个设备的接收数据端与另一设备的发送数据端相连。即接收与发送彼此交叉，信号地对应相接。

问题1：何时用交叉，何时用直连？

标准串口引脚2是rx，引脚3是tx，(即九针串口的2号引脚连接的是主控芯片的rxd引脚，3号引脚连接的是主控芯片的txd引脚)，如果开发板的串口和串口都是标准串口，则俩串口应该用交叉线连接。但现实生活中直连线居多（可能是直连线生产起来没交叉线麻烦吧），为了配合直连线的使用，在画板的时候，把主控芯片的rxd引脚连接至串口的3脚，主控芯片的txd引脚连接至串口的2脚，这样这个开发板上的串口就不是标准串口了，即2变成tx，3变成rx，和标准串口连接时当然应该使用直连线了。看一个开发板上的串口是标准串口还是非标准串口，根本还是要看原理图是怎么连的！

总的来说：rs232的db-9接口的连接线包括三种：公对母，公对公，母对母。这三种连接线都分别有交叉线和直连线，所以总共有6中连接方式。

问题2：如何辨别交叉串口线与直连串口线？

用测一下，如果2和2通，3和3通则为直连串口线；如果2和3通，3和2通则为交叉串口线。

有人困惑母口外面是一块绝缘的橡胶，万用表的探针插不进去怎么测？那就截一小段焊锡丝（我也曾考虑过用金属丝，可是金属丝太细了，我们不能保证它能够跟母口中的金属部分完好接触，焊锡丝粗一点，是可以跟母口内的金属很好地接触的），然后把万用表探针接触焊锡丝来测试即可。

当然了，如果每次拿到一根串口线都要拿个万用表来测测它是直连的还是交叉的岂不是很麻烦，教你一个轻松辨别的好方法，那就是：两头母口是交叉，一公一母是直连。（两头都是公口的串口线好像很少）

注意：强烈建议不要带电插拨串口，插拨时至少有一端是断电的，否则串口易损坏。

can总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，以其高性能和高可靠性在自动控制领域得到了广泛的应用。为提高系统的驱动能力，增大通信距离，实际应用中多采用philips公司的82c250作为can控制器与物理总线间的接口，即can收发器，以增强对总线的差动发送能力和对can控制器的差动接收能力。为进一步增强抗干扰能力，往往在can 控制器与收发器之间设置光电隔离电路。典型的can总线接口电路原理如图1所示。

图1 典型的can总线接口电路原理图

1 接口电路设计中的关键问题

1.1 光电隔离电路

光电隔离电路虽然能增强系统的抗干扰能力，但也会增加can总线有效回路信号的传输延迟时间，导致通信速率或距离减少。82c250等型号的can收发器本身具备瞬间抗干扰、降低射频干扰(rfi)以及实现热防护的能力，其具有的电流限制电路还提供了对总线的进一步保护功能。因此，如果现场传输距离近、电磁干扰小，可以不采用光电隔离，以使系统达到大的通信速率或距离，并且可以简化接口电路。如果现场环境需要光电隔离，应选用高速光电隔离器件，以减少can总线有效回路信号的传输延迟时间，如高速光电耦合器6n137，传输延迟时间短，典型值仅为48 ns，已接近ttl电路传输延迟时间的水平。

1.2隔离

光电隔离器件两侧所用电源vdd与vcc必须完全隔离，否则，光电隔离将失去应有的作用。电源的隔离可通过小功率dc/dc电源隔离模块实现，如外形尺寸为dip-14标准脚位的5 v 双路隔离输出的小功率dc/dc模块。

1.3 上拉电阻

图1中的can收发器82c250的发送数据输入端txd与光电耦合器6n137的输出端out相连，注意txd必须同时接上拉电阻r3。一方面，r3保证6n137中的光敏导通时输出低电平，截止时输出高电平;另一方面，这也是can 总线的要求。具体而言，82c250的txd端的状态决定着高、低电平can 电压输入/输出端canh、canl的状态(见表1)。can总线规定，总线在空闲期间应呈隐性，即can 网络中节点的缺省状态是隐性，这要求82c25o的txd端的缺省状态为逻辑1(高电平)。为此，必须通过r3确保在不发送数据或出现异常情况时，txd端的状态为逻辑1(高电平)。

表1 txd与canh、canl的关系表

1.4 总线阻抗匹配

can总线的末端必须连接2个120ω的电阻，它们对总线阻抗匹配有着重要的作用，不可省略。否则，将大大降低总线时的可靠性和抗干扰性，甚至有可能导致无法通信。

1.5 其它抗干扰措施

为提高接口电路的抗干扰能力，还可考虑以下措施：

(1)在82c25o的canh、canl端与地之间并联2个30 pf的小，以滤除总线上的高频干扰，防止电磁辐射。

(2)在82c250的canh、canl端与can总线之间各串联1个5ω的电阻，以限制电流，保护82c250免受过流冲击。

(3)在82c25o、6n137等的电源端与地之间加入1个100 nf的去耦合电容，以降低干扰。

2 结语

接口电路是can 总线网络中的重要环节，其可靠性与安全性直接影响整个通信网络的运行。本文总结了can接口电路设计中应注意的几个关键问题。只有抓住设计中的关键，才能提高多接口电路的质量与性能，确保can总线网络安全、可靠地运行。

将以技术为基础的现场总线控制系统(fcs)用于发电厂机组级控制，在我国正处于起步阶段。fcs有许多设计和应用技术是传统控制系统(如、)所不曾遇到的，如区域(站点)划分与位置确定、fcs 网段设计、fcs的屏蔽/接地等，其中屏蔽/接地直接关系到fcs的监测控制精度和机组的安全、可靠、稳定运行。由于现场总线标准繁多，本文以适用于发电厂控制，且配套产品相对齐全的ff和profibus现场总线标准为例，阐述现场总线控制系统屏蔽/接地。

1 现场总线控制系统屏蔽/接地

控制系统具有保护地和工作地2 种接地方式，其中工作地分为逻辑地、屏蔽地等，对于装有安全栅防爆措施的控制系统，还要求具有本安地。

1.1 ff现场总线屏蔽/接地

ff现场总线系统中仪表信号导线不得用于接地，仪表安全接地必须通过信号电缆之外的独立导线;在网络中的任何一处现场总线设备不得将双绞线对中的任一根导线与地连接，现场总线导线中的任一根导线接地将导致该总线网络/网段上的所有设备通信中断。与传统仪表系统相同，采用双绞线外部的屏蔽是为了避免信号干扰(噪声)，现场总线电缆的屏蔽层必须接地。

针对不同工程，原则上可选用以下3种电缆屏蔽层接地方法。

(l)整个网段中所有电缆的屏蔽层连接在一起，只在网段的一端接地，通常是在控制室端接地。在此情况下，整个网段的电缆屏蔽层不得与现场仪表和接线盒的机壳连接，因为这些机壳通常总是接地的。在没有等电位地的情况下，应该遵循这种屏蔽层单端接地原则。

(2)在现场电磁干扰较强的情况下，理想的抗干扰措施是将电缆屏蔽层与金属接线盒、仪表机壳及控制室内的系统接地连接在一起，这就不可避免地存在多点接地。只有当设有等电位地时，才可以采用此方法。

(3)在多数现场中，没有完善的等电位地(仪表的安装现场设有装置区域范围的等电位地，而控制室与装置现场的地没有等电位)，为了获得很好的抗干扰效果，可将电缆屏蔽层与现场的接线盒和仪表机壳连接在一起，实现现场等电位基础上的多点接地，而电缆屏蔽层在控制室内经由一个隔离接地。该电容的参数为10nf/1500v，可集成在 ff 配电单元中。

对少数现场等电位地不完善的装置区域，建议实施的接地方法为：(l )主干线电缆屏蔽层在控制室单点接地，且与现场接线盒机箱之间通过隔离电容连接，该隔离电容可集成在接线盒内;(2)将各分支的电缆屏蔽层与接线盒机箱之间也通过隔离电容连接，此时分支的电缆屏蔽层即可经仪表机壳接地。

(l)电缆屏蔽层通常是两端接地。特别是在高频干扰情况下，用此种方法可以抑制信号干扰。如果在大范围分散系统的各个总线站之间存在电位差且不能实现等电位屏蔽层接地时，建议仅在一端将电缆屏蔽层接地，以避免在 profibus 电缆屏蔽层中产生等电位屏蔽接地电流。对于静止的总线站，将机柜入口一端的 profibus 电缆屏蔽网连接到基准地。

(2)在工业装备中安装profibus dp的标准方法是有接地基准电位地，即必须把所有模块机架和负载电流回路与公共的基准电位地相连接。总线插头连接器将pronbus 电缆的屏蔽与网络中所有的总线站相连接，然后将各个部件的接地连接到控制柜的公共接地点(接地总线汇流条)。就地设备就近单点接地。另外，应该注意与接地点相连的连接线应有足够大的载面积，同时还须确保在控制柜内的各个接地总线汇流条都有相同的接地电位，即它们之间不能存在电位差和电流。

2 屏蔽/接地分析

2.1 多点接地与等电位地

在ff与profibus屏蔽/接地规范中，均提到了多点接地和就地设备就近单点接地。由图1可见，主站与1号、2号从站皆有就地接地，同时接地电缆将3个机柜的接地汇流条串联在一起。为了保证控制系统稳定运行，ff与profibus屏蔽/接地规范中，均要求等电位地，如图2所示。

图2(a)为系统串联多点接地。理论上各柜接地极与大地间的接地电阻应该为零，但在实际中由于天气、土壤、施工等诸多因素的影响，各柜接地极与大地之间存在一定的电阻。由于干扰信号的产生具有随机性，在各个接地点产生的影响也相同。假设在接地系统中，每个接地点产生的干扰信号i、 (i=1,2,3，…，n)可等效为一个扰动信号i(地回路电流)，其流向为从1号机柜到n号机柜，再到大地，由于接地导线间也存在电阻(图2(a)中的 r, (i=1, 2,3，…，n)，因此忽略交流阻抗的影响整个接地系统的电阻值可表示为：

r=rl+r2+r3+……+rn+r

在相邻两个接地点之间必然存在一个微小的电位差(ui-ui-1=i×rn)，且接地点之间距离越长，电位差越大，如1号机柜和n号机柜之间的电位差为：u1-un=i×(r1+r2+r3+……+rn)

因此，1号机柜与n号机柜的基准电压不同。在同一系统中，不允许这种情况的存在。这是因为控制系统监控信号为流信号，即使微小的信号干扰，也会给系统的检测和控制带来误差。同时，干扰信号具有随机性，在系统联校时无法消除，从而影响系统的正常运行。由于大型发电厂存在变压器、、大功率可控硅整流设备等干扰源，并且目前国内设计、施工以及等电位联结的配件不配套使得在现场难以寻找等电位地，因此采用系统单点接地(图2(b))较为合理。由图2(b)可见，在fcs的接地装置中设有汇流板，将各个需要接地的点单独并联于汇流板上，汇流板为整个系统设置了一个基准电位面，在汇流板上所有各点的电位均相等。假设系统中存在一个等效的干扰信号i，汇流板与接地装置间存在着一个微小的电阻r，接地极与大地之间的电阻为r，因此该干扰信号所产生的等效电压u=i(r+r)，并始终存在于汇流板与大地之间，从而使各个接地点的电位保持在同一电位u上。由于电位u对系统中每一个检测点的影响相同，因此可通过联校或一段时间的试运行，得到一个经验参数，以消除电位u对控制系统的影响。

2.2 电缆屏蔽层两端接地与一端接地

2.2.1 两端接地

电缆屏蔽层两端接地是针对相互绝缘隔离型的双层屏蔽电缆(无绝缘隔离的双屏蔽层，其实质仍然是单屏蔽层)，双层屏蔽电缆的外屏蔽层两端接地。电缆屏蔽层两端接地适用于外部有强电流干扰的情况。

(1)当控制电缆被源磁场产生的磁通所包围时，在电缆屏蔽层中将因电位差而被感应屏蔽电流，由屏蔽电流产生的磁通，将抵消源磁场产生的磁通对电缆芯线的影响。假定屏蔽作用理想，两者共同作用的结果，将使被屏蔽层完全包围的电缆芯线中的磁通为零，电缆屏蔽层形成了一个理想的法拉第笼，这与带有二次短路线圈的理想变压器一样，铁芯中的磁通将为零。但是，电缆屏蔽层的屏蔽作用不可能达到完全理想状态，被屏蔽的电缆芯线在源磁场产生的磁通作用下，仍然会感应出一定的电压。

(2)电缆屏蔽层两端接地，可以降低由于地电位上升产生的暂态感应电压。当雷电经避雷器注入地网，使发电厂地网中的冲击电流增大时，将产生暂态的电位波动，同时地网的视在接地电阻也将暂时增大。与正常交流电阻相比，此时接地电阻常常增大数倍乃至10倍以上。如果低压控制电缆敷设在地电位升高的附近，将由于电缆电位的波动而受到干扰。采用两端接地的屏蔽电缆，可以将暂态感应电压抑制为原值的10%以下，是降低干扰电压的一种有效措施。

2.2.2 一端接地

一端接地时，不形成电位差，电缆屏蔽层电压为零，可显着减少静电感应电压。如果是防止静电干扰，电缆屏蔽层必须一端接地(不论是单层还是双层屏蔽)，因为单端接地的静电放电速度是快的。对相互绝缘隔离型的双层屏蔽电缆的内层屏蔽层必须单点接地。

3 结论

(1)大型发电厂以电缆屏蔽层单点接地为宜。

(2)对于有外部电击、雷电及强电流干扰的情况，宜采用相互绝缘隔离型的双层屏蔽电缆，且外屏蔽层两端接地;为了保证人身和设备安全，必须多点接地。值得注意的是，在电缆屏蔽层中因电位差而感应出屏蔽电流将引起额外的冲击或干扰电压。

(3)为了快速消除静电干扰，在保证接地线截面积足够大的情况下， fcs 的控制电缆采用单层屏蔽电缆，且一端接地，是性价比较高的选择。