【知识普及】保护数据传输的简便之法——良好的接地

本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2016年9月刊杂志，原标题为：接地良好的串行网络有效保护数据的传输

在RS-422/485设备的安装中，如果没有适当的接地，用户就特别容易受到共模瞬变电压的干扰，进而影响精确数据的传输和传感器的测量，甚至会导致设备的损坏。

在讨论RS-422/485设备安装的时候，经常会用到术语“两线制”或“四线制”。这些术语可能会导致误解，因为看起来它们好像不需要单独的接地线。事实并非如此，如果没有适当的接地，用户特别容易受到共模瞬变电压的干扰，进而影响精确数据的传输、传感器的测量、甚至会损坏设备。

当我们讨论“两线制”或“四线制”安装的时候，需要外加一条独立的线缆来连接信号地，但是在订购电缆时，经常会忽略地线。具有单对双绞线以及第三条导线的电缆确实存在，同样，也存在具有两对双绞电缆和第五条导线的电缆。如果仅使用外带双绞线对的电缆就非常简单，用户可以使用一个或两个导线作为信号地。“两线制”系统需要两对双绞线对；“四线制”系统则需要三对双绞线对。

图中所示为在RS-485设备安装中，两个节点间（100欧姆电阻）信号接地的例子。图片来源：研华科技 B+B SmartWorx

在某些时候，即使没有信号接地，RS-422/485系统也能通讯成功。在节点位置非常接近、接地点的地电位相同的时候，比如受控的实验室环境，就可以通讯成功。不过，不推荐使用这种方法，因为如果节点间距离比较远（没有信号地），闪电和其它电气信号可能会造成共模电压，从而增加信号电压水平，最终会影响通讯并造成严重的破坏。

在两端连接信号地，同时使其保持与大地的隔离，在长距离的RS-422/485装置中并不足以保证不发生意外情况，甚至是在具有良好物理接地连接和外接浪涌保护装置的情况下也是如此。

某些情况下，用户根本不接地，或者将一端浮空，他们认为这可以提供某种保护。有些时候，他们并不扩展信号地，这就会导致RS-485的信号没有参考。上述任一种选择，初始时可以工作正常，但是它们必定会导致间断发生的通讯问题，增加损坏设备的可能性。有人将这种类型的安装称之为“部分隔离，”但是更应该将其称为“没有隔离”

当使用隔离时，用户应在两端将信号接地。在较长距离的布线中，应始终保持隔离。如果认为可能需要将闪电相关的浪涌导入大地，还需要配置外接浪涌保护装置。需要注意的是，在电路每端的浪涌抑制器，可能只是提供电流释放的路径之一。

不要忽视电源。用同样的电源、在电路的两端给设备供电，可能会在隔离系统之间提供一个回路，这就需要三重隔离装置。三重隔离将隔离扩展到每个数据端口以及电源，确保系统的完全隔离。

作者：Brian Foster