RS-485和多點LVDS如何改進智慧工廠數據傳輸

電子發燒友網報道（文/李寧遠）工業4.0浪潮下的工廠正在向更智能的方向轉變。智能化工廠其中一個顯著的特點就是有著海量的用于輔助智能決策的數據。這些數據要求智能工廠的網絡提供穩健、安全、快速的連接，但現在的可用方案種類繁多，讓人眼花繚亂、難以抉擇。

智能工廠發展趨勢：連通性增加

制造廠商為了提高整體生產力和成本效益，正在推進制造業的數字化轉型。智能化和工業物聯網是這個轉型過程中經常被提及的概念。其中，離不開一個核心概念——數據。數據在工廠智能中心被機器學習和人工智能技術加以利用，使整個工廠能夠更有效地獲取對設備制造過程的新見解，并提供實時性業務。

無論現在的工業場景是否足以收集足夠的工廠數據用于啟用這些智能化的擴展，起碼可以肯定的一點是，生產力的提高需要更多的數據傳輸接口無縫連接，需要更多設備之間有更多的連接?，F在的工業場景，部署在邊緣的傳感器數量正在增加，這是有目共睹的，與此同時連接基礎設施到邊緣的帶寬自然會增加。更多傳感器和更多端口也讓工業控制系統上需要更多的I/O接口，需要能夠支持更多設備和更多節點的網絡。

最具代表性的例子是工業中的機器人控制系統，想要實現精度更高的智能化控制，就意味著需要更高的分辨率，也意味著更多的帶寬要求。

智能工廠中各設備連通性的增加是實現智能化的前提，各類互聯互通的設備數量都在不斷增長，并且每一個都向工廠提供著越來越多的數據。

工業連接中的RS-485

在工業連接中不提及RS-485那肯定是不完整的，作為一項行業標準，RS-485可以在有電子噪聲的環境下進行長距離有效率的通信，在線性多點總線的配置下，可以在一個網絡上有多個接收器，在工業環境中有大量應用。

雖然是已經存在四十多年的老技術，但RS-485在工業場景里無處不在，這要歸功于它足夠的靈活性。該標準只規定了物理層，因此很多協議都可以應用其中，比如PROFIBUS、Hiperface DSL、Modbus RTU等等。RS-485最多支持256個節點的點對點或點對多網絡，距離也相當長，100kbps下可以達到1km。

在現在的收發器支持下，通過均衡和拓展COT，其傳輸距離還有進一步提高的空間。這類收發器普遍共模范圍都很高，所以可靠度是沒問題的，而且現在為了契合工業場景的發展，大量的保護功能也被加入了進來，傳統但靈活的RS-485在智能工廠里仍舊承擔著傳輸數據的重任。

工業連接中的多點LVDS

多點LVDS，也被稱為M-LVDS，專門為增強背板連接設計的接口，也是替代高速RS-485的一種常用方案。多點LVDS結合了RS-485和LVDS的精華，RS-485有靈活多點的優勢，但功耗和速度跟不上智能化需求，LVDS則只在PCB點對點連接上極為強勢，高速且低功耗。

多點LVDS充分結合了RS-485靈活多點和LVDS高速低功耗的優勢，在工業場景大型多點網絡中發揮了重要的作用。

在背板連接設計中，多點LVDS可以實現至少32個節點之間的通信，在對應收發器的支持下各個通道速度可以達到250Mbps，與標準CMOS輸出相比，多點LVDS的共模范圍更寬，相對更穩健可靠。多點LVDS可以讓終端節點添加更多智能設備，如視覺傳感器、溫度傳感器，用于獲得更多工業現場信息。

現在智能工廠中常見的邏輯控制器、狀態監控或任何使用背板的分布式計算系統，都是使用多點LVDS的典型應用。

小結

高速RS-485和多點LVDS以各自的優勢在智能工業連接中提供了不同的連接特性，在具體的工業應用中，需要綜合考慮帶寬、性能和穩健性要求，選擇更合適的連接手段。