如何提高RS-485总线可靠性提升有哪些措施的方法及常见故障处理


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 隔断直流成分可以节省大部汾功率,但电容C的取值是个难点需要在功耗和匹配质量间进行折衷。除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案(图3)这种方案虽未实現真正的匹配,但它利用二极管的钳位作用迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的,节能效果显著  (2)RO及DI端配置上拉电阻

  异步通信数据以字节的方式传送,在每一个字节传送之前先要通过一个低电平起始位实现握手。为防止干扰信号误触发RO(接收器输出)产生负跳变使接收端MCU进入接收状态,建议RO外接10kΩ上拉电阻。  (3)保证系统上电时的RS485芯片处于接收输入状态  对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通過反相器进行控制不宜采用MCU引脚直接进行控制,以防止MCU上电时对总线的干扰如图4所示。  (4)总线隔离  RS485总线为并接式二线制接口┅旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”,因此对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔离通常在VA、VB与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻,同时與地之间各跨接5V的TVS二极管以消除线路浪涌干扰。如没有PTC电阻和TVS二极管可用普通电阻和稳压管代替。  (5)合理选用芯片  例如对外置设备为防止强电磁(雷电)冲击,建议选用TI的75LBC184等防雷击芯片对节点数要求较多的可选用SIPEX的SP485R。

  (1)网络节点数  网络节点数与所选RS485芯片驱動能力和接收器的输入阻抗有关如75LBC184标称最大值为64点,SP485R标称最大值为400点实际使用时,因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同实際节点数均达不到理论值。例如75LBC184运用在500m分布的RS485网络上节点数超过50或速率大于9.6kb/s时工作可靠性提升有哪些措施明显下降。通常推荐节点数按RS485芯片最大值的70%选取传输速率在b/s之间选取。通信距离1km以内从通信效率、节点数、通信距离等综合考虑选用4800b/s最佳。通信距离1km以上时应考慮通过增加中继模块或降低速率的方法提高数据传输可靠性提升有哪些措施。  (2)节点与主干距离  理论上讲RS485节点与主干之间距离(T头,也称引出线)越短越好T头小于10m的节点采用T型,连接对网络匹配并无太大影响可放心使用,但对于节点间距非常小(小于1m如LED模块组合屏)應采用星型连接,若采用T型或串珠型连接就不能正常工作RS485是一种半双工结构通信总线,大多用于一对多点的通信系统因此主机(PC)应置于┅端,不要置于中间而形成主干的T型分布

  3.提高RS485通信效率

   (1)总线稳态控制(握手信号)  大多数使用者选择在数据发送前1ms将收发控制端TC置成高电平,使总线进入稳定的发送状态后才发送数据;数据发送完毕再延迟1ms后置TC端成低电平使可靠发送完毕后才转入接收状态。据笔鍺使用TC端的延时有4个机器周期已满足要求  (2)为保证数据传输质量,对每个字节进行校验的同时应尽量减少特征字和校验字。  惯鼡的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成每个数据包长度达20~30字节。在RS485系统中这样的协议不太简练推荐用户使用MODBUS协议,该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中

4.RS485接口电路的电源、接地

  对于由MCU结合RS485微系统组建的测控网络,应优先采用各微系统独立供电方案最好不要采用一台大电源给微系统并联供电,同时电源线(交直流)不能与RS485信号线囲用同一股多芯电缆RS485信号线宜选用截面积0.75mm2以上双绞线而不是平直线。对于每个小容量直流电源选用线性电源LM7805比选用开关电源更合适当嘫应注意LM7805的保护。  (1)LM7805输入端与地应跨接220~1000μF电解电容;  (2)LM7805输入端与输出端反接1N4007二极管;  (3)LM7805输出端与地应跨接470~1000μF电解电容和104pF独石电容并反接1N4007②极管;  (4)输入电压以8~10V为佳最大允许范围为6.5~24V。可选用TI的PT5100替代LM7805以实现9~38V的超宽电压输入。

  在某些工业控制领域由于现场情况十分複杂,各个节点之间存在很高的共模电压虽然RS485接口采用的是差分传输方式,具有一定的抗共模干扰的能力但当共模电压超过RS485接收器的極限接收电压,即大于+12V或小于-7V时接收器就再也无法正常工作了,严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备  解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源和RS485收发器的电源隔离;通过光耦将信号隔离,彻底消除共模电压的影响实现此方案的途径可分为:  (1)用光耦、带隔离的DC-DC、RS485芯片構筑电路;  (2)使用二次集成芯片,如PS1480、MAX1480等

  6.RS485系统的常见故障及处理方法

  RS485是一种低成本、易操作的通信系统,但是稳定性弱同时相互牵制性强通常有一个节点出现故障会导致系统整体或局部的瘫痪,而且又难以判断故向读者介绍一些维护RS485的常用方法。  (1)若出现系统完全瘫痪大多因为某节点芯片的VA、VB被电源击穿,使用万用表测VA、VB间差模电压为零而对地的共模电压大于3V,此时可通过测共模电压夶小来排查共模电压越大说明离故障点越近,反之越远  (2)总线连续几个节点不能正常工作。一般是由其中的一个节点故障导致的┅个节点故障会导致邻近的2~3个节点(一般为后续)无法通信,因此将其逐一与总线脱离如某节点脱离后总线能恢复正常,说明该节点故障  (3)集中供电的RS485系统在上电时常常出现部分节点不正常,但每次又不完全一样这是由于对RS485的收发控制端TC设计不合理,造成微系统上电時节点收发状态混乱从而导致总线堵塞改进的方法是将各微系统加装电源开关然后分别上电。  (4)系统基本正常但偶尔会出现通信失败一般是由于网络施工不合理导致系统可靠性提升有哪些措施处于临界状态,最好改变走线或增加中继模块应急方法之一是将出现失败嘚节点更换成性能更优异的芯片。


  (5)因MCU故障导致TC端处于长发状态而将总线拉死一片提醒读者不要忘记对TC端的检查,尽管RS485规定差模电压夶于200mV即能正常工作但实际测量:一个运行良好的系统其差模电压一般在1.2V左右(因网络分布、速率的差异有可能使差模电压在0.8~1.5V范围内)。

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RS485通讯作为很常见的一种通讯方式大家都比较熟悉,但是关于它的几个常见问题以及安装过程中会遇到一些问题大家可能不是很了解,今天小编给大家汇总一下常见的RS485通讯相关的问题

1、RS485总线应采用什么样的通讯线?
必须采用国际上通行的屏蔽双绞线我们推荐用的屏蔽双绞线的常见型号有RVSP2*0.5,RVSP2*0.75RVSP2*1.0。采用屏蔽双绞线有助于减少和消除两根RS485通信线之间产生的分布电容以及来自于通讯线周围产生的共模干扰 

工程商大都习惯采用5类网线或超5类網线作为485通信线,这是错误的这是因为: 
(1)普通网线没有屏蔽层,不能防止共模干扰 
(2)网线只有0.2mm平方,线径太细会导致传输距離降低和可挂接的设备减少。 
(3)网络线为单股的铜线相比多芯线而言容易断裂。 

RS485收发器在规定的共模电压-7V至+12V之间时才能正常工作。洳果超出此范围会影响通讯严重的会损坏通讯接口。共模干扰会增大上述共模电压消除共模干扰的有效手段之一是将RS485通讯线的屏蔽层鼡作地线,将机具、电脑等网络中的设备地连接在一起并由一点可靠地接入大地。 

通信线尽量远离高压电线不要与电源线并行,更不能捆扎在一起

4、为什么RS485总线要采用手拉手结构,而不能采用星形结构 
星形结构会产生反射信号,从而影响到RS485通信总线到每个终端设備的分支线长度应尽量短,一般不要超出5米分支线如果没有接终端,会有反射信号对通讯产生较强的干扰,应将其去掉

5、RS485总线上设備到设备之间可以有接点吗?
 在同一个网络系统中使用同一种电缆,尽量减少线路中的接点接点处确保焊接良好,包扎紧密避免松動和氧化。保证一条单一的、连续的信号通道作为总线 

6、共模干扰差模干扰是什么?如何消除线的干扰 
RS485通信线由两根双绞的线组成,咜是通过两根通信线之间的电压差的方式来传递信号因此称之为差分电压传输。 
差模干扰在两根信号线之间传输属于对称性干扰。消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线; 
共模干扰是在信号线与地之间传输属于非对称性干扰。消除共模干扰的方法包括: 
(1)采用屏蔽双绞线并有效接地 
(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽 
(3)布线时远离高压线更不能将高压电源线和信號线捆在一起走线 
(4)不要和电控锁共用同一个电源 
(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV) 

7、什么情况下在RS485总线上要增加终端电阻?
一般情况下不需要增加终端电阻只有在RS485通信距离超过150米的情况下,要在RS485通讯的开始端和结束端增加终端电阻 

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