RS-485總線通信故障的細節(jié)處理

導(dǎo)讀：RS-485（RS232轉(zhuǎn)RS485）總線接口作為多點、差分數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，現(xiàn)已成為業(yè)界應(yīng)用較為廣泛的標準通信接口之一。RS-485標準只對接口的電氣特性做

RS-485（RS232轉(zhuǎn)RS485）總線接口作為多點、差分數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，現(xiàn)已成為業(yè)界應(yīng)用較為廣泛的標準通信接口之一。RS-485標準只對接口的電氣特性做出了規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，因此，用戶可在此基礎(chǔ)上建立自己的高層通信協(xié)議。

RS-485總線通信模式由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)忍攸c而被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、智能化傳感器集散控制、樓宇控制、監(jiān)控報警等領(lǐng)域。但RS485總線存在自適應(yīng)、自保護功能脆弱等缺點，如不注意一些細節(jié)的處理，常出現(xiàn)通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，因此提高RS-485總線的運行可靠性至關(guān)重要。

網(wǎng)絡(luò)拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。總線節(jié)點以菊花鏈或總線拓撲方式聯(lián)網(wǎng)。也就是說，每個節(jié)點都通過很短的線頭連接到主線纜。該接口總線通常設(shè)計為用于半雙工傳輸，也就是說它只用一對信號線，驅(qū)動數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)只能在不同時刻出現(xiàn)在信號線上。

以下是MOTEC智能驅(qū)動器通過RS485網(wǎng)絡(luò)控制的一種拓撲圖。

至于RS485電纜（RS485轉(zhuǎn)RS232） ，在一般場合采用普通的雙絞線就可以，在要求比較高的環(huán)境下可以采用帶屏蔽層的同軸電纜。

前幾期我們談?wù)摿薘S485協(xié)議的基本規(guī)范，本期繼續(xù)討論RS485總線在使用有可能遇到的問題或者故障的規(guī)避處理

光電隔離電路
在某些工業(yè)控制領(lǐng)域，由于現(xiàn)場情況十分復(fù)雜，各個節(jié)點之間存在很高的共模電壓。雖然RS-485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當(dāng)共模電壓超過RS-485接收器的極限接收電壓，即大于 12V或小于－7V時，接收器就再也無法正常工作了，嚴重時甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備。
解決此類問題的方法是通過DC-DC將系統(tǒng)電源和RS-485收發(fā)器的電源隔離；通過光耦將信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。

信號的反射（并接終接電阻進行匹配）
在通信過程中，有兩種信號因?qū)е滦盘柗瓷洌?strong>阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。 阻抗不連續(xù)，信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個地方就會引起反射。這種信號反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個同樣大小的終端電阻。

總線隔離 （在接口線與總線間串接低阻且跨接二極管）
RS-485總線為并接式二線制接口,一旦有一只芯片故障就可能將總線 “拉死”,因此對其二線口 VA ,VB 與總線之間各串接一只 4～10 Ω的 PTC 電阻,同時與地之間各跨接5 V 的 TVS 二極管,以消除線路浪涌干擾。此外應(yīng)該合理選用芯片。例如,對外置設(shè)備為防止強電磁沖擊,建議選用防雷擊芯片。

地線問題
（1）共模干擾問題
RS一485接口采用差分方式傳輸信號，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但應(yīng)該注意的是，收發(fā)器只有在共模電壓不超出一定范圍(一7~ 12 V)的條件下才能正常工作。當(dāng)共模電壓超出此范圍就會影響通信的可靠，直至損壞接口。

（2）電磁干輻射（EMI）問題
驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,如果沒有一個低阻的返回通道(信號地) ,就會以輻射的形式返回源端,整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。因此,盡管是差分傳輸,對于 RS 485 網(wǎng)絡(luò)來講,一條低阻的信號地還是需要的。

MOTEC智能驅(qū)動器全面多種基于RS485的應(yīng)用層通信協(xié)議，例如MODBUS RTU,DMX512，以及MOTEC自定義協(xié)議等多種協(xié)議，支持多臺組網(wǎng)。MOTEC大力推動網(wǎng)絡(luò)控制方式在自動化行業(yè)越來越普及，越來越智能。