如何診斷RS485總線通訊不穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)問題

【前言】
通訊總線問題的現(xiàn)場(chǎng)診斷，是一件非?？简?yàn)技術(shù)員對(duì)于相關(guān)協(xié)議理論與實(shí)踐相結(jié)合能力的事情，這次說一說RS485總線通訊的問題。而對(duì)通訊的故障進(jìn)行分析和診斷之前，需要對(duì)RS485總線的一些基本概念有所了解。

【RS485總線的基本特性】
根據(jù)RS485工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)，RS485工業(yè)總線為特性阻抗120Ω的半雙工通訊總線，根據(jù)485芯片的不同，其最大負(fù)載能力有幾個(gè)級(jí)別：32臺(tái)、128臺(tái)和256臺(tái)。但是理論上的標(biāo)稱往往實(shí)際上是達(dá)不到的，通訊距離越長(zhǎng)、波特率越高、線徑越細(xì)、線材質(zhì)量越差、轉(zhuǎn)換器品質(zhì)越差、轉(zhuǎn)換器電能供應(yīng)不足（無源轉(zhuǎn)換器）、防雷保護(hù)越強(qiáng)，這些都會(huì)降低真實(shí)負(fù)載數(shù)量。

【RS485總線的傳輸距離】
根據(jù)RS485總線結(jié)構(gòu)理論，在理想環(huán)境的前提下，RS485總線傳輸距離可以達(dá)到1200米。其條件是通訊線材優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)，波特率為9600比特率(bit/s)，只負(fù)載一臺(tái)RS485設(shè)備，才能使得通訊距離達(dá)到1200米，所以通常RS485總線實(shí)際的穩(wěn)定的通訊距離往往達(dá)不到1200米。如果負(fù)載RS485設(shè)備多，線材阻抗不合乎標(biāo)準(zhǔn)，線徑過細(xì)，轉(zhuǎn)換器品質(zhì)不良，設(shè)備防雷保護(hù)復(fù)雜和波特率的提高等等因素都會(huì)降低通訊距離。

【RS485總線的連接方式與終端電阻】
RS485工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)要求各設(shè)備之間采用手拉手式連接方式，兩頭必須接有120Ω終端電阻。順便說一說對(duì)RS485工業(yè)總線理解的誤區(qū)，多少人認(rèn)為485總線是一種最簡(jiǎn)單、最穩(wěn)定、最成熟的工業(yè)總線結(jié)構(gòu)。485總線的部署及安裝確實(shí)簡(jiǎn)單，但想要做到穩(wěn)定，卻是要花些功夫的。485總線是一種用于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的、經(jīng)濟(jì)型的、傳統(tǒng)的工業(yè)總線方式。其通訊質(zhì)量需要根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試采可以得到保證。485總線雖然簡(jiǎn)單，但也必須嚴(yán)格按照安裝施工規(guī)范進(jìn)行布線。

【RS485總線在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中常見的幾種通訊故障】
1、完全通訊不上。2、只和一臺(tái)設(shè)備連接時(shí)能通訊上，連接多臺(tái)設(shè)備時(shí)就通訊不上或者有的能通上，有的無法通訊，或者嚴(yán)重丟包。3、通訊時(shí)系統(tǒng)提示受到干擾，或者不通訊時(shí)通訊指示燈也不停地閃爍。4、有時(shí)能通訊上，有時(shí)通訊不上，有的指令可以通，有的指令不可以通。

【現(xiàn)場(chǎng)診斷與排除RS485總線故障的一些方案方法】
1、由于RS485信號(hào)使用的是一對(duì)非平衡差分信號(hào)，意味RS485網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)設(shè)備都必須通過一個(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RS485網(wǎng)絡(luò)中RS485設(shè)備連接起來，并且在一個(gè)點(diǎn)可靠接地。2、在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，現(xiàn)場(chǎng)情況非常復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓，RS485接口使用的是差分傳輸方式，有抗共模干擾能力，但是當(dāng)共模電壓大于+12V或者小于-9V時(shí)，超過RS485接收器的極限接收電壓。接收器就無法工作，甚至可能會(huì)燒毀芯片和一起設(shè)備?？梢栽赗S485總線中使用RS485光隔離中繼器，將RS485信號(hào)及電源完全隔離，從而消除共模電壓的影響。3、RS485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RS485總線的傳輸距離如果超過100米，建議施工時(shí)在RS485通訊的開始端和結(jié)束端120歐姆的終端電阻。4、RS485總線中RS485節(jié)點(diǎn)要盡量減少與主干之間的距離，建議RS485總線采用手牽手的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)，影響RS485通信質(zhì)量。5、影響RS485總線的負(fù)載能力的因素：通訊距離，線材的品質(zhì)，波特率，轉(zhuǎn)換器供電能力，RS485設(shè)備的防雷保護(hù)，RS485芯片的選擇。如果RS485總線上的RS485設(shè)備比較多的話，建議使用帶有電源的RS485轉(zhuǎn)換器，無源型的RS485轉(zhuǎn)換器由于時(shí)從串口竊電，供電能力不是很足，負(fù)載能力不夠。選用好的線材，如有可能使用盡可能低的波特率，選擇高負(fù)載能力的RS485芯片，都可以提高RS485總線的負(fù)載能力。RS485設(shè)備的防雷保護(hù)中的防雷管會(huì)吸收電壓，導(dǎo)致RS485總線負(fù)載能力降低，去掉防雷保護(hù)可以提高RS485總線負(fù)載能力。6、了解并檢查主控設(shè)備與被控設(shè)置的上下拉電阻，RS485總線首末端是否成對(duì)使用了120Ω終端電阻，如有條件則使用萬用表測(cè)量RS485總線的工作電壓，使用示波器檢測(cè)RS485總線的信號(hào)。