提高485總線穩(wěn)定性和可靠性解決方案

如何提高應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)RS485總線的穩(wěn)定性和可靠性

在當(dāng)今信息通訊高速發(fā)展的階段，人們?cè)诔浞窒硎芫W(wǎng)絡(luò)給人類帶來(lái)的喜悅。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和發(fā)展，使得各種控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化成為可能。自動(dòng)化監(jiān)控、安全防護(hù)、門禁考勤及工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)得到迅速普及和應(yīng)用。在工業(yè)控制設(shè)備之間中長(zhǎng)距離通信的諸多方案中，RS-485系統(tǒng)總線因硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)化、工業(yè)控制、小區(qū)監(jiān)控、水利自動(dòng)測(cè)控等領(lǐng)域，隨著RS485總線系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，RS485總線系統(tǒng)也越來(lái)越大，RS485總線外掛的485設(shè)備越來(lái)越多，從而導(dǎo)致485總線的穩(wěn)定性越來(lái)越差?，F(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有可以負(fù)載128，256臺(tái)甚至400臺(tái)485設(shè)備的轉(zhuǎn)換器，由于485總線使用總線連接形式，形成如果有一個(gè)485設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，就導(dǎo)致整個(gè)485總線出現(xiàn)問(wèn)題的現(xiàn)象。所以從485總線的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，當(dāng)設(shè)備達(dá)到一定數(shù)量的時(shí)候，從概率上分析，假設(shè)485總線上的485設(shè)備的無(wú)差錯(cuò)時(shí)間為99.9％，當(dāng)有128個(gè)485設(shè)備在一個(gè)總線上時(shí)，其無(wú)差錯(cuò)時(shí)間就是99.9％的128次方，其無(wú)差錯(cuò)時(shí)間訊速降為87.98％，再有RS-485總線在抗干擾、自適應(yīng)、通信效率等方面仍存在缺陷，一些細(xì)節(jié)的處理不當(dāng)常會(huì)導(dǎo)致通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，因此提高RS-485總線的運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性至關(guān)重要。

現(xiàn)在將485總線容易出現(xiàn)故障的情況并且可以排除這些故障的方法羅列如下：

一、由于485信號(hào)使用的是一對(duì)非平衡差分信號(hào)，意味485網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)設(shè)備都必須通過(guò)一個(gè)信號(hào)回路連接到地，以減少數(shù)據(jù)線上的噪音，所以數(shù)據(jù)線最好由雙絞線組成，并且在外面加上屏蔽層作為地線，將485網(wǎng)絡(luò)中485設(shè)備連接起來(lái)，并且在一個(gè)點(diǎn)可靠接地。對(duì)于由分散式工業(yè)控制設(shè)備結(jié)合RS-485微系統(tǒng)組建的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)優(yōu)先采用各微系統(tǒng)獨(dú)立供電方案，最好不要采用一臺(tái)大電源給微系統(tǒng)并聯(lián)供電，同時(shí)電源線（交直流）不能與RS-485信號(hào)線共用同一股多芯電纜。RS-485信號(hào)線宜選用截面積0.75mm2以上雙絞線而不是平直線。對(duì)于每個(gè)小容量直流電源選用線性電源比選用開關(guān)電源更合適。

二、在某些工業(yè)控制領(lǐng)域，由于現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(guò)RS-485接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于－7V時(shí)，接收器就再也無(wú)法正常工作了，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備。解決此類問(wèn)題的方法是通過(guò)DC-DC將系統(tǒng)電源和RS-485收發(fā)器的電源隔離；用光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構(gòu)筑電路；通過(guò)光耦將信號(hào)隔離，徹底消除共模電壓的影響。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(duì)其分散式控制系統(tǒng)與總線之間應(yīng)加以隔離。通常在二線口與總線之間各串接一個(gè)485隔離器

三、485總線隨著傳輸距離的延長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生回波反射信號(hào)，如果485總線的傳輸距離如果超過(guò)100米建議施工時(shí)在485通訊的開始端和結(jié)束端120歐姆的終端電阻。位于總線兩端的差分端口之間應(yīng)跨接120Ω匹配電阻，以減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲，有效地抑制了噪聲干擾。但匹配電阻要消耗較大電流，不適用于功耗限制嚴(yán)格的系統(tǒng)