瑞赛特长线隔离器的应用

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引言
) I& p* j" S4 G( {3 f$ `随着计算机技术的不断发展，在工业控制中利用计算机进行数据通信的工业控制应用也越来越广泛。计算机与计算机或计算机与终端设备之间的数据传输可以采用串行通讯和并行通讯两种方式。串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛使用。RS-232是美国电子行业协会（EIA）制定的串行数据通讯的接口标准，RS-232接口是目前最常用的一种串行通讯接口。
RS-232的不足
RS-232接口的信号电平在±3V～±15V之间，电平值较高，容易损坏接口电路的芯片，同时RS-232接口标准传输距离有限，波特率为9600bps时，最大传输距离为15米。所以不断出现了一些新的接口标准如RS-422、RS-485、光纤等。由于RS-232的这些不足，完全放弃RS-232接口标准吗？原来已经采用RS-232接口标准的控制系统重新更换通信接口吗？如果重新更换接口，原有的系统又需要调试过程，成本太高。那么有没有既不更换接口标准，又不需要太高成本的解决方案呢？答案是肯定的。本文介绍一种采用瑞赛特长线隔离器，在不改变原有RS-232硬件接口和软件编程的基础上，延长RS-232传输距离的解决方案。
瑞赛特长线隔离器
瑞赛特GC-9D和GC-25T是两款长线隔离器，可以远距离传输发、地、收三线的RS-232信号。GC-9D连接9芯的RS-232接口，GC-25T连接25芯的RS-232接口，成对使用。隔离器之间采用双绞线连接，最长距离可达1000米。隔离器两端分别连接RS-232接口的计算机与终端设备。瑞赛特长线隔离器内部采用光电转换技术使计算机RS-232接口电路与终端设备RS-232接口电路之间电气彼此隔离。
GC-9D原理图如图1所示，GC-25T原理图如图2所示。从原理图可以看出GC-9D与GC-25T原理相同，仅接口形式不同，以下以GC-9D为例进行说明。

4 p  d/ Q0 E' Q图1：GC-9D原理图
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' Q+ J' a. d6 H图2：GC-25T原理图
5 A' C! @, J2 N( V0 p$ [' O: ^9 JGC-9D的9芯孔直接连接数据终端设备（Data Terminal Equipment，简称DTE）；与数据通讯设备（Data Communication Equipment，简称DCE）连接时，需要2-3交叉线连接。GC-9D内部采用窃电技术从RS-232接口获得电源，无需外部供电。同时从9芯孔端的7引脚获取辅助电源，当GC-9D与非标准的RS-232接口连接时或距离较远信号严重衰减时，从7脚接入-7V至-12V电源，可以进一步提高指标，保障通信稳定进行。
9 Y' F( b1 ^7 D% e" w8 QGC-9D在数控机床通信中的应用
图3为GC-9D在数控机床通信中的连线图。数控机床通信接口为9条引线的RS-232标准接口，接口定义为DCE。与工控机RS-232标准接口直线（不交叉）连接。
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: U% ^. c* H0 k! F  a图3：GC-9D在数据机床通信中的应用
由于数控机床工作时噪声巨大，震动强烈，同时产生许多粉尘，所以工控机必须远离数控机床，放置在中控室内。而中控室距离数控机床在100米以上，超出RS-232的最大传输距离15米，直接连线是无法通信的。GC-9D可以将RS-232信号传输1000米，在工控机与数控机床之间加一对GC-9D如图3所示。图中GC-9D-I的9孔与工控机直接连接，GC-9D-II的9孔与数控机床RS-232接口交叉连接（因为数控机床通信接口为9条引线的RS-232标准接口，接口定义为DCE），GC-9D-I的9针端与GC-9D-II的9针端由两端为9孔头长100米的双绞线连接，图4为双绞线两端9孔引脚的连接图。
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图4：GC-9D与GC-9D连线图
工作流程为：工控机RS-232电平信号由GC-9D-I转换成电流信号，经过双绞线传至GC-9D-II，在GC-9D-II端又恢复成RS-232电平信号，传送给数控机床；数控机床RS-232电平信号由GC-9D-II转换成电流信号，经过双绞线传至GC-9D-I，在GC-9D-I端恢复成RS-232电平信号，传送给工控机。使最长只能传输15米远的RS-232信号传输距离提高到100米以上。GC-9D内部采用光电隔离技术，将工控机与数控机床之间电气彼此隔离，保护了两端RS-232接口电路不会受电位差损坏，同时GC-9D无需外部供电。
本应用中工控机端与数控机床端均为RS-232信号，工控机接口电路和数控机床接口电路没有修改，工控机与数控机软件也没有修改，所以GC-9D在原有的RS-232硬件和软件均不改动的情况下将RS-232信号传输距离提高至100米以上，同时使两端电气彼此隔离。
, e* d7 j6 Y: A$ O* s8 ~2 `当通信两端为25芯的RS-232接口时，用两只长线隔离器GC-25T成对使用，当一端为9芯的RS-232接口，而另一端为25芯的RS-232接口时，用一只长线隔离器GC-9D与一只长线隔离器GC-25T成对使用。
以上仅介绍了针对延长发、地、收三线的RS-232信号的解决方案，瑞赛特长线隔离器中还有针对含有握手信号的长线隔离器，GC-25E、GC-315、GC-25A、PC9、GC-PC等根据握手信号不同以及接口形式不同均有不同型号的长线隔离器。
/ i+ v, e5 y7 t* ~8 G  F结论
在原有采用RS-232通信的控制系统中，使用瑞赛特长线隔离器在不更改硬件接口芯片以及不修改软件的情况下，将RS-232信号延长至1000米，使原有的RS-232系统及含有RS-232接口的仪器仪表继续得以继续应用，大大降低了因控制系统扩展、通信距离增大带来的成本以及系统调试难度。【MechNet】
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