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消防应急照明和疏散指示系统 二线制（POWERBUS）一、通讯方式对比： 1. RS485通讯优点、缺点。 1.1 概 RS485只能通讯 VS POWERBUS 是高功率供电总线 RS485主要用于通讯，无供电能力。而POWERBUS的重点在于高功率供电，真正意义上实现了负载设备的通讯供电合一。 POWERBUS的通讯传输方式与RS485也大不一样，RS485采用的电压反转的方式，这种电平反转的方式只是用于信号识别，由于没有功率进行传输，所以很容易受到其他电场磁场的干扰。 试想，一个掉落的气球VS铅球。哪个更容易被干扰？ 1.2通讯差异详解1.2.1浮动电压摆动传输 VS 高压高功率大摆幅下发与电流回传机制。 POWERBUS的可靠性从原理上相对RS485，CAN 的电压差分方式传输信息就具有压倒性 优势： 相比RS485,CAN等总线：采用电压差分方式传输数据，采样浮动电压的交替变化，物理层一 个发送端对应多个高阻输入的方式。由于接收器是多个高阻输入，虽然发送端是推挽输出，
在距离发送端的近端，具有一定的干扰电压通过磁耦合入总线，产生的电压会被发送端引流吸收。但由于长导线的电阻，距离发送器的长导线远端，电压极易被干扰。如下图：
所以常常 RS485 要加终端匹配电阻，但弊端相当明显： 1， 增加了施工步骤，和现场调试时间。 2， 即使 100Ω的终端匹配电阻，引流干扰的能力也只有 0.05mA 。和动辄几十 mA 真实负载的电源抗扰度，完全不是一个数量级！0.05mA VS 几十 mA ！ 3， 终端电阻的加入，加大了发送端 RS485 芯片的发热，降低了 RS485 的线缆驱动能力。 4，如果终端电阻损坏，增加的部件，增加的风险！整个总线将彻底陷入瘫痪。 我们再看 POWERBUS 作为功率线传输信号的天生优势：
可见，如果输出一个几A 的总线电流，就像220V 功率线，是很难被干扰的。这是基本原理级别的碾压。 1.2.2 RS485，CAN的只能菊花链链接 VS POWERBUS 的任意拓扑。
RS485 在现场只能接受这种菊花链连接方式。但现场施工往往非常复杂，放置的从站控制端地理位置上又比较无序，加上施工人员可能存在经验不足等问题。
而POWERBUS，则彻底解决了此问题，就像220V电源线一样，无极性，任意位置，接上就能用。 这样碾压性的现场施工适应性，主要是两方面的技术积淀铸就： 1， POWERBUS属于直流功率总线，每个节点都消耗功率，具有极强的线路产生的驻波和回声吸收能力。远比 RS485 和 CAN 的浮压摆动式传输阻抗适应性强。 2， POWERBUS 在窄带传输信号时，有专门针对对于驻波和回声延迟干扰的滤除算法。 1.3 电源与信号线分立导致的隔离成本与不隔离的共模电压风险 由于 RS485 ,CAN 信号线与供电线分离。导致远传后，由于功率线线损压降，导致的远端差模电压不同，不隔离的话，当线较细或距离较远时。会导致 RS485 或 CAN 芯片损坏可能。而供电与通讯同属两线的 POWERBUS 技术，则从原理上没有此问题。无需隔离。安全可靠。 1.4 与 220V 共管无屏蔽，POWERBUS 无惧。 根据 RS485 标准，必须使用屏蔽双绞线，单独穿管走线。而施工现场常常布线比较随意，施工人员经验和施工责任感良莠不齐。若与 220V 市电共管走线，由于浮压摆动式传输信号，220V 感应电流 RS485 的高阻抗无法消解。电压浮动易受干扰。 而POWERBUS，利用窄带传输，电流环回传机制。面对50HZ 的交流干扰，完全无视。
1.4 此外，POWERBUS 还具有众多 RS458 和 CAN 无法比拟的新特性。例如： 1.4.1 总线短路自动保护，自动恢复。 1.4.2 无极性，像 220V 一样可以接线不分正负。 2 CAN总线通讯优点、缺点。 2.1 概述 u CAN总线最早由博世公司提出，在汽车行业成熟应用，渐渐扩充到其他行业， u CAN总线最大的特点就是可抢占，任何设备随时可以发送数据到总线，总线通过仲裁，由优先级高的设备发送成功。CAN的抢占是通过其软件协议完成的，当然硬件也支持抢占。 u CAN总线成本相对较高，设计的复杂性也相对比较高。 u CAN网络最大点数为110点从站。 u CAN总线依然有极性问题，极性接错总线全不能工作。 u CAN在施工方面，与485一样。同样对线材有要求，也必须只能使用菊花链拓扑。总结来说，CAN的最大特点，只在于其支持抢占。而主从结构网络只能用主机轮询的方式。 u 而PowerBus硬件是支持抢占的，但因为是通用串口操作。客户可以自己做软件协议，来支持抢占。 3. 二线制（POWERBUS）优点、缺点。 3.1 网络大小与成本 二总线系统一般主站芯片较贵。对于，大网络节点，一主带几十上百多从的方式，主站成本相对则不敏感。而对于小点数网络，一主带一从的方式。往往主机成本就显得较高。 3.2 高速通讯 POWERBUS主要针对楼宇工控领域，主要用于传输节点信息，报警数据，设备状态等事件型信息，以稳定性为第一要素。通讯速率只有2400bps和9600bps两档可选。由于使用的串口透传方式，可以完 全兼容MODBUS协议或任何自定协议。对于系统网络传输事件型报文，非常合适。但如果有大量纯数据类的传输，例如音视频。则可能速度不够。 POWERBUS-C 为POWERBUS系列技术，可用于多从站抢占上传数据。按自定义优先级，队列上传，保证非常好的整个系统实时响应速度。协议灵活，制定简单，使用过CAN总线的都可以轻松上手。 一、为什么选用： 1、 二线制（POWERBUS）通讯。 主要看您的应用领域，是否选用主要看一个是您用于什么样的网络通讯，比如超高速通讯，例如只有光纤和网线速度才能满足的，就不太适合。 而对于如果原用RS485，或者CAN总线组网的4线系统，则非常合适，POWERBUS具有非常友好的透明UART界面，原有系统若为MODBUS可以直接兼容无需改动软件。 二、电力载波说明： 1、 二线制是电力载波吗？有何依据说明？(针对人群：甲方、设计师、研发工程师、业主、总包方)。 二线制不是电力载波。 从原理上讲： 电力载波属于过零点调制，通过变压器溃入信号进入220V，主要适用于交流。而POWERBUS属于在直流上进行调制。 从应用上讲， 1， 电力载波由于中国电网大规模使用，所以如果在封闭环境中使用，必须妥善隔离上层的来自国家电网的载波信号。否则两个系统都无法工作正常。 2， 一些需要备电的场合，要求市电停电后还要能正常运行一段时间，无法使用220V载波。采用电池逆变的成本太高效率太低。而直接使用电池直流接入整个系统成本都较低。 3， 电力载波系统由于变压器的接入，实现成本远比二总线高。 4， 电力载波传输距离较近。 综上所述，一般来说，如果可以采用直流供电的系统，POWERBUS优势很有压倒性。而电力载波无法用。 而如果是交流系统，POWERBUS无法用。所以两者的适用面和方向虽有重合，但不完全一致。 三、 二线制压降问题; 1、 使用二线制（POWERBUS）压降问题怎样解决？ 4.1 这个概念是有问题的！ 任何导体都有电阻，常规4线系统（2供电2通讯）为联网设备供电，直流电源经过供电线也会产生压降。我们管这叫线损。这并不是POWERBUS才存在的。 我们可以先了解一下直流线损。
针对直流系统有且只有4种办法，来可以带的更多，带的更远。 1， 提高主站端电压。 由于一般开关电源都是按瓦卖的。24V5A和36V3A的电源，价格基本是一致的。但更高的输出电压，一方面可以直接提高从站端的电压，另一方面，一般采用DCDC降压的从站，得到的输入电压越高，从输入获取的电流就越小。所以，相同负载网络下，从导线上经过的电流就更小，整个系统的线损会大大降低。此方法效果最显著，性价比最高。 2， 降低从站的功耗。 可以选用低功耗的器件，采用更高效率的DCDC芯片。降低从站的整体功耗。 3， 加粗线。 粗线会大大降低导线电阻。减少线损产生的压降。 4， 加中继。 在线损电压降低到设备无法供电的位置之前，加入中继和电源。主要目的是加入电源。但对于一些不方便加入电源的场合，如隧道等，只能采取其他办法。 想让一个直流系统带的更多，带的更远。有且只有以上4个办法。 说罢直流，我们再来说POWERBUS。POWERBUS会在直流基础上，叠加一个可用效率。 我们来做跟直流对比一下。 如果定义直流的效率为100% 那么9600bps的powerbus为75%直流，2400bps的powerbus为95%直流。 这是由于总线占用了一部分供电时间片来进行通讯和线路。所以会损失一部分电压。从POWERBUS输出就损失了。 换句话说，直观的来讲。如果一个直流供电系统，在一段长导线上，能带载100个从站，再多挂一个就没电了。那么，如果更换为POWERBUS总线供电。 9600bps通讯速率下，能挂75个，2400bps下，能挂95个。 以我们经验，一般来说，大规模联网设备，整个系统的带载量瓶颈一般是DCDC降压部分。因为一般DCDC降压效率只有80%，而在小电流输出的场合，效率更低，一般只有50%，甚至不到。所以要优化一个直流负载网络的供电，POWERBUS不会是整个系统的瓶颈，效率主要损失DCDC降压部分。 至于线性稳压降压的方式，带载能力更加恶劣。 1、 二线制通讯距离对比RS485、CAN通讯距离数据分析。
1、 二线制带载通讯芯片功率实际最大可以做几百W？ 主要跟供电直流电源相关，总线可以提供20A电流。如果电源采用48V电源，最大可以为整个网络提供960W功率。 一、研发工程师为什么选用： 1、 二线制在带高负载时的通讯状况如何； POWERBUS在高功率负载下，满载20A，十万帧无误码。POWERBUS的通讯可靠性主要体现在长距离和现场施工任意拓扑，和任意线缆上。这些是RS485和CAN无法做到的。 2、 二线制外围电路与485通讯相比是否更简单； 5.2.1 通讯线隔离成本与差模电压造成的灌电流损坏 相比485来说简单许多，485从站要为差模电压的隔离问题考虑。继而陷入隔离成本高与长线应用灌电流易损坏两者之间的泥潭。而二总线数据和功率同时传输，外围电路固定而可靠。 5.2.2 终端电阻设计与施工调试困扰 485设备常常为了由于吸收驻波反射而要设置终端电阻部件。而POWERBUS无此要求。 3、 二线制在样品调试时与485通讯对比是否更方便，同理，在现场调试时是否方便； 5.3.1 样品调试 POWERBUS有完整的全套的评估板，主站端有RS485，RS232扩展接口。从站端有RS485，有TTL接口。可以非常简便的接驳电脑，使用MODBUS POLL或者串口助手进行通讯测试。如果原有设备是485网络系统，可以直接把POWERBUS评估板串进去进行转换，直接通讯和带载测试。 5.3.2 现场调试 现场调试powerbus时，由于可能造成接错线的原因已经很少了。Powerbus具有无极性，任意拓扑的布线特点。通常只要排查线路短路，或者长线末端电压是否够，并相应的排查短路或者增加中继和电源，就可以完成调试了。 4、 二线制的抗干扰能力，对与所带设备的连接线材有何要求； 无要求，无需屏蔽。无需单独穿管。常用的BVVB（平行线）或者RVS（双绞线）都行。当然也可以使用网线。只不过网线纤芯较细，传输直流线损压降比较大。 5、 二线制中总线挂载数量；单个设备故障后是否会对其它设备造成影响； 这个问题要看设备故障了。比如从站MCU跑飞了，不停对外发送数据。会占用掉上行通道。但POWERBUS总线有个特性，就是上行数据和下行数据如果发生数据冲突时，下行数据可以保证完整送达，上行数据可以被淹没或者打散。所以，完全可以利用这一特性在协议上，进行区分和处理。比如下发广播一条数据，让其他正常的MCU收到并辨别此命
令关闭自己设备电源或者点亮某颗LED。而MCU死掉跑飞的那颗，则无法辨别和相应。自然就很容易在现场识别出来哪个从站故障了。 1、 二线制中单个设备的消耗功率 单从站可以从总线上最大引用1A，所以也要看电压。比如48V供电的话，最大功率48W。但要注意因为线损压降的存在，所以一般设备最低工作电压，都有一定的空间距离最高供电电压。 一、设计师如何接受： 6.1 接受与掌握门槛 由于POWERBUS具有非常友好的外部界面UART通用接口，所以通常使用过RS485的工程，或者使用过CAN的工程都可以非常容易直接上手设计。 6.2 如何说服工程师 一般工程师都会收到485在现场施工调试的众多问题困扰。尤其： 1， 是否隔离，不隔离现场容易差模电压互灌电流导致损坏芯片。隔离又成本极高。 2， 现场无法联网，对于已布线好的系统。常常分叉接线，然而485并不支持。而工程师去了现场也无法解决。 3， 常常由于短路，接线问题，损坏的设备回来会让工程师排查。但只能查到485芯片损坏。而POWERBUS具备短路保护功能。大大节省工程师对于现场的种种问题造成的损坏，排查，设计等问题。 二、对于甲方、业主、总包有哪些好处： 7.1对于甲方 对于甲方，采用POWERBUS的系统可以节省两条线，降低整体成本， 并且由于POWERBUS的施工方便的特性，无极性布线，任意拓扑等特性，大大降低了布线错误可能，加快了工程验收时间。两条线布线也比4跳线穿管施工大大节省了人工费用和工时。对于以后维护，两条线也比4条线，更方便于排查与维修 更换，避免发生维保人员不小心接错烧毁整个系统的情况。 省时，省事，省人工，省钱。 7.2对于业主 对于业主而言，powerbus具备短路保护功能。可以大大防止误操作情况下的总线接口损坏几率。并且对于后期维保，集中供电的系统，集中供电，集中管理电池。降低了维保难度与维保频率。 7.3对于总包 对于总包而言，powerbus也是可以大大缩短工期，这个工期一方面是4线施工比2线省一半穿线工时与人工，另一方面由于powerbus的无极性任意拓扑，无需终端电阻等，大大降低了可能的出错和排查时间。由于常常布线和施工不是一拨人，所以经常由于布线问题导致设备安装上无法开通。进而难以判断布线问题还是设备问题。而导致拖延工期。而powerbus从根源上直接大大降低了施工错误率。 三、对厂家有何吸引力： 一、RS485、CAN与二线制（POWERBUS）价格对比 | 
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