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故障怎么办

故障怎么办

如今,随着信息和通信的快速发展,人们正在充分享受网络带来的快乐。随着网络的普及和发展,各种控制设备网络化成为可能。自动监控、安全防护、门禁考勤和工业自动化系统得到迅速推广和应用。在众多工业控制设备间远程通信的方案中,RS-485系统总线因其硬件设计简单、控制方便、成本低廉而被广泛应用于工厂自动化、工业控制、社区监控、水利自动化测控等领域。随着RS485总线系统的广泛应用,RS485总线系统越来越庞大,越来越多的485设备依附于RS485总线,导致485总线的稳定性越来越差。目前市面上有转换器可以加载128、256甚至400个485器件。因为485总线是总线连接,如果一个485设备出问题,整个485总线都会出问题。所以从485总线的稳定性来看,当设备数量达到一定程度时,从概率的角度来看,假设485总线上485设备的无错时间为99.9%。当一条总线上有128个485器件时,无错时间为99.9%的128次方,无错速度下降到87.98%。此外,RS-485总线具有抗干扰和抗干扰的优点。一些细节处理不当往往会导致通信失败甚至系统瘫痪,因此提高RS-485总线的稳定性和可靠性非常重要。

现在,485总线容易出现故障,排除这些故障的方法如下:

1.因为485信号使用的是一对不平衡的差分信号,这就意味着485网络中的每一个设备都必须通过信号回路接地,以降低数据线上的噪声。所以数据线最好由双绞线组成,加屏蔽层作为地线连接485网络中的485器件,一点可靠接地。对于分布式工业控制设备结合RS-485微系统组成的测控网络,应优先采用各微系统独立供电的方案。最好不要用大电源并联给微系统供电,电源线(交流/DC)不能和RS-485信号线共用同一根多芯电缆。RS-485信号线应选择截面积在0.75mm2以上的双绞线,而不是直线。对于每个小容量DC电源,选择线性电源比开关电源更合适。

第二,在一些工业控制领域,由于现场条件复杂,节点间存在较高的共模电压。虽然RS-485接口采用差分传输方式,具有一定的抗共模干扰能力,但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压,即大于+12V或小于-7V时,接收器就无法再正常工作,严重时甚至会烧毁芯片和仪器。解决这个问题的方法是通过DC-DC将系统电源与RS-485收发器电源隔离;使用光耦、隔离DC-DC和RS-485芯片搭建电路;信号通过光耦隔离,完全消除了共模电压的影响。RS-485总线是一种并行双线接口。一旦某个芯片出现故障,总线就可能被“拉死”,所以其分布式控制系统要与总线隔离。通常,485隔离器串联在双线端口和总线之间。

3.随着传输距离的延长,485总线会产生回波反射信号。如果485总线的传输距离超过100米,建议在施工时,485通信的起始端和末端的终端电阻为120欧姆。位于总线两端的差分端口之间应桥接120ω匹配电阻,以减少反射和吸收失配引起的噪声,并有效抑制噪声干扰。但匹配电阻消耗电流大,不适合功耗限制严格的系统。

4.485总线中的485节点与主干之间的距离应尽可能减小。一般推荐485总线采用牵手的总线拓扑。星型结构会产生反射信号,影响485通信质量。如果在建设过程中485节点与485总线主干的距离必须超过一定距离,建议使用485直放站进行信号扩展。网络节点的数量与所选RS-485芯片的驱动能力和接收器的输入阻抗有关。在实际使用中,由于电缆长度、线径、网络分布、传输速率的差异,实际节点数达不到理论值。工作可靠性明显降低。通常推荐的节点数为RS-485芯片最大值的70%,传输速率在1200-9600B/s之间,在1km的通信距离内,无论是从通信效率、节点数还是通信距离来看,4800b/s都是最佳选择。当通信距离大于1km时,应考虑增加中继模块或降低速率,以提高数据传输的可靠性。从节点到主干的距离。理论上,RS-485节点与中继(T字头,也叫引出)的距离越短越好。T字头小于10m的节点采用T型连接,对网络匹配影响不大,可以放心使用。但对于间距很小的节点(小于1m,如LED模组组合屏)应采用星形连接。如果采用T型或珠状连接,就不能正常工作。RS-485是一种半双工通信总线,主要用于一对多点通信系统。所以主机(PC)要放在一端,不要放在中间,形成主干的T型分布。

5.影响485总线负载能力的因素:通信距离、导线质量、波特率、转换器供电能力、485设备防雷、485芯片的选择。如果485总线上有很多485设备,建议使用带电源的485转换器。因为无源485转换器时不时从串口偷电,供电能力不够,负载能力不够。选择好的导线,尽可能使用最低的波特率,选择负载能力大的485芯片,都可以提高485总线的负载能力。485设备防雷中,避雷管吸收电压,导致485母线负载能力降低。取消防雷可以提高485总线的负载能力。如果现场施工无法改变相关因素,建议使用485中继器或485hub提供485总线的负载能力。

6.提高RS-485的通信效率。RS-485通常用于一对多主从应答通信系统,其效率远低于RS-232等全双工总线。因此,选择合适的通信协议和控制方式非常重要。总线稳态控制(握手信号)大多数用户选择在数据传输前1ms将收发控制端TC设置为高电平,使总线在数据传输前进入稳定传输状态;数据发送后,延时1ms,然后将TC端转为低电平,可靠发送后转入接收状态。根据笔者使用TC端延时,四个机周期已经满足要求;为了保证数据传输的质量,在校验每个字节的同时,要尽可能减少特征字和校验字。通常的数据包格式由前导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码和尾码组成,每个数据包的长度为20~30字节。在RS-485系统中,这样的协议并不简洁。推荐用户使用MODBUS协议,该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业的设备和系统的国际标准中。

七。RS-485系统的故障处理方法

RS-485是一种低成本、易操作的通信系统,但稳定性差,相互制约性强。通常一个节点失效会导致系统整体或部分瘫痪,很难判断。因此,向读者介绍一些常见的RS-485维护方法。

1.如果系统完全瘫痪,多半是因为某个节点芯片的VA和VB击穿电源,用万用表测量VA和VB之间的差模电压为零,而对地的共模电压大于3V。此时,可以通过测量共模电压来检查。共模电压越大,离故障点越近,反之亦然。

2.总线中的几个节点无法正常工作。这通常是由其中一个节点的故障引起的。一个节点的失效会导致相邻的2~3个节点(通常是后续节点)无法通信,所以一个个脱离总线。如果某个节点分离后总线能恢复正常,说明该节点出现了故障;

3.集中供电的RS-485系统上电时,经常会有一些节点出现异常,但并不是每次都完全一样。这是由于RS-485的收发控制端TC设计不合理,导致微系统上电时节点收发状态混乱,造成总线堵塞。改进方法是在每个微系统上安装一个电源开关然后单独上电,或者采用电源隔离。

4.系统基本正常,只是偶尔通讯失败。通常,由于不合理的网络建设,系统可靠性处于临界状态。最好改变接线或增加继电器模块。应急方法之一是用性能更好的芯片替换失效节点。或者增加485中继器的使用。

5.分散控制系统故障导致TC终端处于长毛状态,总线被拉死。提醒读者不要忘记查看TC端。虽然RS-485规定差模电压大于200mV,但可以正常工作。但实测表明,运行良好的系统差模电压一般在1.2V左右(由于网络分布和速度的不同,差模电压可能在0.8~1.5V的范围内)。

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