使用屏蔽双绞线作为通信线,屏蔽层单点接地还是多点接地?

igoal · 发表于 2013-1-20 09:51:01

比如CAN,RS485等现场总线,采用屏蔽双绞线作为通信线,内部的双绞线作为信号线,外部屏蔽层接大地PE,这时电缆屏蔽层应该是在一端接地还是两端都接地,如果在总线上有多个节点,这时屏蔽层应该怎么处理?

如果节点的外壳是塑料壳或者金属壳,同时总线的插头是塑料或者金属的情况下(也就是说电缆屏蔽层有可能不能和节点的外壳连接或者是电缆屏蔽层可能和所有的节点外壳连接)应该怎么分别处理?
塑料插头+塑料外壳
塑料插头+金属外壳
金属插头+塑料外壳
金属插头+金属外壳

查了很多资料了,有说应该单点接地的,有说多点接地的,确实有点糊涂了,希望大家都来发表下意见,最好能讲出支持自己的接法的原理来.

kerrwang1982 · 发表于 2013-1-20 10:10:48

肯定是单点接的，与电力系统的屏蔽系统接地方式相同，

原理是两端接地，屏蔽形成涡流。

igoal · 发表于 2013-1-20 10:23:04

本帖最后由 igoal 于 2013-1-20 10:28 编辑

但是看西门子的<PROFIBUS现场总线安装指导>上面写的就是要求多点接地,西门子的PROFIBUS总线就是RS485啊?西门子不会犯这么低级的错误吧.

jilko · 发表于 2013-1-20 10:29:35

2楼正解

igoal · 发表于 2013-1-20 10:40:21

我们再来看个CAN总线的,CIA文档DS303_1,这里面就要求必须要单点接地了.

igoal · 发表于 2013-1-20 10:43:55

看到很多地方写总线连接一定要单点接地,否则地线上会有电流流过干扰通信,但是西门子的写法明显不是单点接地的,而且PROFIBUS总线在西门子的PLC上是大规模使用的,并且很多都是干扰严重的场合,难道西门子逆天了?

ziruo2002ab · 发表于 2013-1-20 11:20:49

igoal 发表于 2013-1-20 10:43
看到很多地方写总线连接一定要单点接地,否则地线上会有电流流过干扰通信,但是西门子的写法明显不是单点接地 ...

看一下图31：
f. 通讯线连接的设备应做等电势连接
PROFIBUS 连接的站点可能分布较广，为了保证通讯的质量，一般要求所有通讯站点都
应该处于同一个电压等级上，即应当都是“等电势”的（图31）
——也就是profibus本身要求所有节点等点位，这是多点接地更利于通信

igoal · 发表于 2013-1-20 12:00:07

ziruo2002ab 发表于 2013-1-20 11:20
看一下图31：
f. 通讯线连接的设备应做等电势连接
PROFIBUS 连接的站点可能分布较广，为了保证通讯的质 ...

各节点等电位应该是总线通讯的基本要求,但这和屏蔽是单点还是多点接地应该没有什么必然联系吧,其实如果要等电位做的比较好的话,除了两根通讯线以外还需要增加一根信号地线才行,不知道西门子是不是把PROFIBUS电缆的屏蔽层直接作为了信号地呢?如果是把屏蔽层作为信号地那就应该把这个信号地单点接大地而不是多点接地的啊?如果不是把PROFIBUS电缆的屏蔽层作为信号地,那就应该另加一根信号地线才行,也就是西门子手册里面说的的"等势线",可是这个"等势线"又没有和通信用的PROFIBUS电缆在一个电缆里面而是后加的,这样这个"等势线"如果受干扰了岂不是更容易引起通信失败?不解中....

ziruo2002ab · 发表于 2013-1-20 12:07:13

igoal 发表于 2013-1-20 12:00
各节点等电位应该是总线通讯的基本要求,但这和屏蔽是单点还是多点接地应该没有什么必然联系吧,其实如果要 ...

1. 屏蔽层就是profibus/rs485的信号参考地，这应该是常识
2. 如果地位都相等，那么多点接地就无所谓了，相反可以增加屏蔽效果

igoal · 发表于 2013-1-20 12:15:36

ziruo2002ab 发表于 2013-1-20 12:07
1. 屏蔽层就是profibus/rs485的信号参考地，这应该是常识
2. 如果地位都相等，那么多点接地就无所谓了， ...

如果"屏蔽层就是profibus/rs485的信号参考地"是"常识"的话,那么信号参考地应该单点接地也是常识.
既然可以保证"地位都相等",那又何必要提出"信号参考地应该单点接地"这个理论呢?这不是自相矛盾吗?

igoal · 发表于 2013-1-20 12:18:50

另外"增加屏蔽效果"是否有数据支持,比如采用了多点接地后,在布线环境完全一致的情况下,与单点接地相比能对电磁干扰起到多大的消除作用.

propor123 · 发表于 2013-1-20 13:00:31

学习，学习！

updown · 发表于 2013-1-20 14:29:03

请高人解惑！

mcu_lover · 发表于 2013-1-20 16:37:40

一般来说是单点接地，但是有时候两端接地。对RS485来说，有时候屏蔽层接地还不够，需要将485的地全部接起来，即A，B，GND

igoal · 发表于 2013-1-20 19:12:31

mcu_lover 发表于 2013-1-20 16:37
一般来说是单点接地，但是有时候两端接地。对RS485来说，有时候屏蔽层接地还不够，需要将485的地全部接起来 ...

“一般”，“有时候”这些说法有点勉强吧。希望有确实的数据做支撑。

mitchell · 发表于 2013-1-20 19:49:28

屏蔽层和等势线(信号地)是两个概念，前者的作用是屏蔽电磁干扰，后者是为通讯接口提供地电位。

屏蔽层应该尽量单点接地，而且一般接大地，如金属外壳。实在没有办法单点接地(例如用串口连接两台PC)，也应该保证两端的设备等地电位。
等势线应该多点接地，但只能用于非隔离接口设备≤1的系统。如果系统有多个非隔离接口设备，不应该使用等势线，同时应保证共模电压不超过接口的允许范围。

igoal · 发表于 2013-1-21 07:52:38

mitchell 发表于 2013-1-20 19:49
屏蔽层和等势线(信号地)是两个概念，前者的作用是屏蔽电磁干扰，后者是为通讯接口提供地电位。

屏蔽层应该 ...

问题是对于RS485等总线用的屏蔽双绞线来说,算上屏蔽层才3根导线,所以经常把屏蔽层作为信号地来使用,除非再另加一根等势线,但现实情况是这根等势线往往没有,所以用屏蔽层作的信号地往往首先被干扰,这个时候对于这个屏蔽层是应该单点接大地还是多点接大地呢?

igoal · 发表于 2013-1-21 07:57:56

还有个问题是如果已经把屏蔽层作为信号地了,这个时候再加一根等势线,这根等势线和屏蔽层的关系是什么样的呢?按16楼的说法,等势线=信号地,那等势线和屏蔽层是在各个节点都相连还是只在一点相连?

igoal · 发表于 2013-1-21 08:01:37

按9楼的说法"屏蔽层就是profibus/rs485的信号参考地，这应该是常识",那西门子的PROFIBUS外加的哪根等势线又是什么功能呢?难道不是作为信号参考地用的吗?还是PROFIBUS本身屏蔽层不够粗,又另外加了一根?

igoal · 发表于 2013-1-21 08:10:58

本帖最后由 igoal 于 2013-1-21 08:17 编辑

我倒是觉得这个"等势线"的功能不是信号地,而是把各个节点的大地(PE)更紧密的连接起来,这样就保证了各个节点的大地电平一致,各个节点的大地电平一致了,在多点接地的屏蔽层上就不会产生电流了,也就是消除了外界对于信号地的干扰,同时从根本上消除了屏蔽层上电流对信号线的干扰.

所以西门子才会要求"等势线"要足够粗才行,因为信号地是用不着那么粗的线的.

duci002 · 发表于 2013-1-21 08:21:34

多点接地肯定没有问题！工厂里暂时没有见过单点接地的！

长距离、多节点，如何进行单点操作？

如果长距离，多节点的话，离地最远的节点和最近节点阻抗差，势必成为最大的麻烦！

igoal · 发表于 2013-1-21 08:32:57

本帖最后由 igoal 于 2013-1-21 08:36 编辑

duci002 发表于 2013-1-21 08:21
多点接地肯定没有问题！工厂里暂时没有见过单点接地的！

长距离、多节点，如何进行单点操作？

前两行看懂了.确实,在工程上做单点接地几乎是不可能的,教科书上的单点接地只存在在理论中.最后一行没看懂:"离地最远的节点和最近节点阻抗差"是什么意思?能再详细解释下吗?

duci002 · 发表于 2013-1-21 08:49:32

我也是一个一知半解的菜鸟。
这个问题也是看凌力尔特的手册才知道的，找一下，一会上传！（换公司不知道好多文档丢失了

）
先上传ADI的485/422 实施手册，也是不错的材料！

mcu_lover · 发表于 2013-1-21 10:47:32

楼上众多楼层中，有的是错误的，就不一一指出了。根据我现场经验以及以前查阅的一些资料，以及论坛以前其他人讨论的经验，给出最优解，其它的就不用再钻牛角尖了。

1. 485 通信最好的接线方法是：A,B,GND 外加屏蔽层。注意屏蔽层连接PE，千万不要接到GND上去。
2. 在没有GND只有屏蔽层的情况下，屏蔽层接PE。如果设备没有提供PE，如有的设备本身没有提供PE且安装背板非金属，或者
是金属但没有提供PE处理(很少见)。则屏蔽层单点接地。否则，屏蔽层应该在每台设备PE处接地。这与西门子文档提出的观点一致。

igoal · 发表于 2013-1-21 12:12:31

mcu_lover 发表于 2013-1-21 10:47
楼上众多楼层中，有的是错误的，就不一一指出了。根据我现场经验以及以前查阅的一些资料，以及论坛以前其他 ...

第一条我觉得欠妥,GND肯定要接到PE上的,如果不接那么GND就是悬浮的,反而会受到干扰,GND应该单点接PE,接PE的点可以选在总线的控制主机端.
第二条看了半天没看懂,都没有PE了,后面哪来的单点接地呢?

mcu_lover · 发表于 2013-1-21 12:43:18

igoal 发表于 2013-1-21 12:12
第一条我觉得欠妥,GND肯定要接到PE上的,如果不接那么GND就是悬浮的,反而会受到干扰,GND应该单点接PE,接PE ...

gnd指电路中电源地。pe指earth

ziruo2002ab · 发表于 2013-1-21 16:46:04

本帖最后由 ziruo2002ab 于 2013-1-21 16:56 编辑

mcu_lover 发表于 2013-1-21 10:47
楼上众多楼层中，有的是错误的，就不一一指出了。根据我现场经验以及以前查阅的一些资料，以及论坛以前其他 ...

1. rs485线没见过有A+B+gnd+屏蔽的，我见过的就是与profibus一样的线缆：A+B+屏蔽。你说的那种线太理想了吧，连profibus这种工业总线都不用啊
2. 根据你的说法，对于现场没有PE的情况下，A+B+屏蔽层的线须单点接地。但是这有潜在的问题：不能保证现场所有节点之间的地电位差都在rs485规范所定义的+/-10V左右的共模电压范围内，一旦超出，通信的稳定性值得怀疑。相当于，这种方法把通信的可靠性放在的God的手中, only God knows if it would work!
除非现场各点距离相当近，且已经可靠接PE，相当于各点共模电压在可控范围内。
如此一来，何不按照西门子的建议，把所有的点的屏蔽层全部接地，直接利用屏蔽层为485通信的所有点提供一个完美的参考？
3. 当然了，如果有那种A+B+GND+屏蔽的线就好了，就不会有这么多乱七八糟的问题。问题是，很少见有有用的。

mcu_lover · 发表于 2013-1-21 17:36:22

ziruo2002ab 发表于 2013-1-21 16:46
1. rs485线没见过有A+B+gnd+屏蔽的，我见过的就是与profibus一样的线缆：A+B+屏蔽。你说的那种线太理想了 ...

呵呵，这样的线很多，就看你舍不舍得花钱了。
为了证实，我到部门仓库给你剪了一节，无图无真相：

而且对于RS485来说，A,B,GND三线制标配，当然你也可以找到很多设备只有A,B。在干扰很严重情况下，接屏蔽也无用，这个时候GND就派上用场了。论坛有老帖子讨论过。
为了不误导人，依旧用事实说话，下面是一个PLC和文本显示器的RS485接线端口，可以清楚看到A,B,SG

对于第二点，我想你弄错了。屏蔽层是接PE的，与SG无任何关联。我说的单点接地是指在总线开始端或者末尾端设备单点接到PE，非SG。如果所有设备都没有PE，你用带屏蔽的线缆干嘛，想耦合更多干扰信号进来吗？

最优原则还是以我之前所阐述的两点为准。
实际RS485使用时候，即便不接屏蔽层通信也很好。但是如果有变频器等等会产生严重EMI设备的场合，必须要A,B,SG加屏蔽线，且在线槽布线，接地处理合适情况下才能保证最高质量通信效果。
可靠的通信是一个系统工程，屏蔽与否只是其中小小一部分。

ziruo2002ab · 发表于 2013-1-21 19:00:01

duci002 发表于 2013-1-21 08:49
我也是一个一知半解的菜鸟。
这个问题也是看凌力尔特的手册才知道的，找一下，一会上传！（换公司不知道好 ...

哈哈哈你这篇是入门级的
这个问题这是可以让人想到崩溃，而得不到一个准确的答案。接也不是，不接也不是。
不过倒也是，这个曾经让national guru都崩溃的问题，我等小辈岂能那么容易想通？

mitchell · 发表于 2013-1-22 17:18:01

本帖最后由 mitchell 于 2013-1-22 23:19 编辑

igoal 发表于 2013-1-21 07:52
问题是对于RS485等总线用的屏蔽双绞线来说,算上屏蔽层才3根导线,所以经常把屏蔽层作为信号地来使用,除非 ...

屏蔽层作为信号地的做法不可取，因为屏蔽层本来就是用来传导噪声的，并不干净。（观察所有的电脑接口电缆，USB、RS232、CAT6网线、GPIB等，也没有一种线缆是用屏蔽层作为信号地的）

SG在整个系统中只能和PE连接一次，一般是在主设备处相连。更安全的做法是：在主设备处，通过10nF的Y电容并联1M欧姆电阻连接SG和PE。
三线+屏蔽层的系统：

两线+屏蔽层的系统：
(信号线的共模电压实际充当了SG，所以各个节点的SG通过接口的共模对地阻抗相互连接起来了)

以上两种接地方式，我们以前在工业现场总线(20Mbps)里都使用过，从来没有发生过任何问题。

igoal · 发表于 2013-1-22 19:23:43

本帖最后由 igoal 于 2013-1-22 19:25 编辑

mitchell 发表于 2013-1-22 17:18
屏蔽层作为信号地的做法不可取，因为屏蔽层本来就是用来传导噪声的，并不干净。（观察所有的电脑接口电缆 ...

"等势线当然应该多点接地，每个节点都要和SG相连。"这句话说的有问题吧，等势线和SG相连？等势线就是PE吧，PE怎么能和SG多点相连呢？你后来又说PE和SG要单点相连这不矛盾吗？

mitchell · 发表于 2013-1-22 23:16:42

igoal 发表于 2013-1-22 19:23
"等势线当然应该多点接地，每个节点都要和SG相连。"这句话说的有问题吧，等势线和SG相连？等势线就是PE吧 ...

我一直以为你提到的“等势线”就是指的信号地线:SG。
看了下西门子那个文档，他这里指的“等势线”就是统一接地的意思了。如果屏蔽层多点接地了，那就有必要使用等势线统一接地了；如果屏蔽层单点接地，就没有必要使用等势线了。

Feco · 发表于 2013-3-25 09:08:23

学习了，mark

blsh_1995 · 发表于 2013-12-4 11:48:04

学习了。

MushiY0619 · 发表于 2023-7-18 16:36:02

学习了

z123 · 发表于 2023-7-18 16:57:12

kerrwang1982 发表于 2013-1-20 10:10
肯定是单点接的，与电力系统的屏蔽系统接地方式相同，

原理是两端接地，屏蔽形成涡流。 ...
(引用自2楼)

老哥能否解释下，比如音视频的AV莲花线，既是屏蔽线，也是两点接地，也是信号地线，这个怎么来解读好？

lb0857 · 发表于 2023-7-18 18:39:19

音频视频传输模拟量的，放到工业现场去运行起来，噪音污染估计很大。
就不提中间几十个插座插头，上百米长度了。

z123 · 发表于 2023-7-19 07:54:58

mitchell 发表于 2013-1-22 17:18
屏蔽层作为信号地的做法不可取，因为屏蔽层本来就是用来传导噪声的，并不干净。（观察所有的电脑接口电缆 ...
(引用自30楼)

老哥能否解释下，比如音视频的AV莲花线，既是屏蔽线，也是两点接地，也是信号地线，这个怎么来解读好？

chunjiu · 发表于 2023-7-19 08:11:11

z123 发表于 2023-7-19 07:54
老哥能否解释下，比如音视频的AV莲花线，既是屏蔽线，也是两点接地，也是信号地线，这个怎么来解读好？ ...
(引用自38楼)

冒昧试着解释一下：成本与功能的折中方案，因为家用环境没有那么强的电磁干扰。

使用屏蔽双绞线作为通信线,屏蔽层单点接地还是多点接地?

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