消防人速存!XM2BUS 两总线选型一文搞懂(消防牛人)

消防人速存!XM2BUS 两总线选型一文搞懂(消防牛人)

一、二总线概述

低压直流现场总线通讯大部分采用RS485、CAN等,需要4根线实现供电+通讯,且由极性区分,现场施工需要严格按照指定菊花链方式接线,使得施工成本大大增加。二总线实现了电源线与通讯信号线的合并,并实现了无极性通讯,大大简化了施工布线过程。二总线只是一个统称,市场上常见的如XM2BUS、M-BUS、KNX等,不同的产品应用,其选型也不同。

二、二总线原理分类

低压直流二总线可分为两大类:调制型、载波型;

调制型:一般采用主从通讯方式,通过主站来调制和解调信号,下行采用电压满幅调制,上行采用电流环路调制;其特点是抗干扰能力强、传输距离远、总线布线任意拓扑。

载波型:采用OOK等载波通讯方式,使用方法类似485通讯,无需单独主机的存在,从芯片之间即可实现通讯;其特点是能够完整替代485系统,对高速率通讯也有较成熟方案,无需额外主站,对于点对点、少量节点的场合,有较高性价比;

三、讲解范围

二总线目前分为专用二总线和通用二总线,专用二总线如M-BUS、KNX他们属于特定行业,其总线电流较小,主要应用与特定行业;本文将以XM2BUS通用二总线来介绍通用产品的二总线设计选型,并提供芯片具体选型方案如XF2485、XM620、XM332、XMS200及应用注意事项。

四、XM2BUS调制型二总线选型及原理介绍

调制型二总线需要有主机芯片的参与,为了方便理解,使用XM620模组及外围电路示意图来讲解;其下行通讯电压调节即通过控制Q1的通断形成调制方波,上行通讯监控从机通过从VOUT取的电流实现数据上传。XM620总线支持2400bps/9600bps两种波特率,分别对应总线3A/20A电流的驱动能力,总线电压范围为DC24~48V。

1、XM2BUS主从通讯选型:主机芯片选型XM620、从机芯片选型XM332,其中XM332支持CSMA总线忙检测,配合CSMA算法可实现主动上报。

若系统为主从通讯方式,或者有主动上报需求,此选型主要针对通讯距离较远比如大于500米,或者系统节点数较多,比如节点数量大于100个的场合。如:传停车场感器采集、货架系统、灌溉系统等。

XM332通过R1和R5分压,解码主机下发的电压调制波形,实现接收功能;通过控制Q1通断,使得R6从主站拉取电流,实现数据上报。

2、XM2BUS从从通讯选型:主机芯片选型XM620、从机芯片选型XMS200,利用XM620的转发功能实现XMS200与XMS200通讯。

若系统需要实现从从通讯,又对调制型二总线布线优势有需求,则可采用这种XM620+XMS200组合方案,应用场合如:智能照明,直接通过开关信号控制驱动控制器,而无需经过主机系统。

需要注意的是XMS200波特率只支持9600bps,由于XM620充当了主站转发功能,实际总线带宽约4000bps左右。

五、XM2BUS载波型二总线

1、XM2BUS常规低速载波通讯选型:XF2485A芯片,一般应用在9600bps及以下通讯速率的场合,其具有内置开关键控(OOK)调制和解调功能的RS-485收发器功率IC。

其总线结构和使用方法和传统485几乎保持一直,但又具备了二总线无极性通讯的能力,大大简化了布线施工难度,其特点是支持电压范围广如DC10~90V,电流12A;通过调整外围电路耐压,总线电压可以进一步提高。

XF2485载波型二总线,其原理和传统485类似,因此布线及使用规范也和485类似,但无需终端电阻,若实际施工并未按标准菊花链方式接线,一般也不会有太大问题。

XF2485载波型二总线由于无需主站,所以在少量节点,特别是1对1通讯的系统,有非常高的性价比。下图为一对一通讯的原理图,其发送载波信号通过AO、BO引脚,通过C1、C5将载波信号推送到总线上;其接收信号通过C6、C10将载波信号从总线接收给AI、BI解码。

2、XM2BUS高速载波通讯选型:HS2485模组,应用于特殊高速二总线通信应用主要在负载小、节点少、距离短的应用场合。

由于通信和电源合并成2线,意味着电源、负载都会对通信产生不同的干扰,需要提供总线供电电压、节点数量、不同节点的耗电电流、通信距离、负载类型(如屏幕、继电器、电机、等等)来定制专项模块,可实现波特率<1Mbps的高速串口透传功能。

六、超远距离二总线

传统总线通信距离一般最远不超过3km,对于超远距通信应用场合,如要要求达到3km以上甚至超过1万米,则可根据项目实际需求来专项定制;超远距离二总线往往会采用载波+调制两种混合形式来设计。

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