提高485總線(xiàn)穩定性和可靠性解決方案

如何提高應用在工業(yè)現場(chǎng)RS485總線(xiàn)的穩定性和可靠性

在當今信息通訊高速發(fā)展的階段，人們在充分享受網(wǎng)絡(luò )給人類(lèi)帶來(lái)的喜悅。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的普及和發(fā)展，使得各種控制設備網(wǎng)絡(luò )化成為可能。自動(dòng)化監控、安全防護、門(mén)禁考勤及工業(yè)自動(dòng)化系統得到迅速普及和應用。在工業(yè)控制設備之間中長(cháng)距離通信的諸多方案中，RS-485系統總線(xiàn)因硬件設計簡(jiǎn)單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛應用于工廠(chǎng)自動(dòng)化、工業(yè)控制、小區監控、水利自動(dòng)測控等領(lǐng)域，隨著(zhù)RS485總線(xiàn)系統的廣泛應用，RS485總線(xiàn)系統也越來(lái)越大，RS485總線(xiàn)外掛的485設備越來(lái)越多，從而導致485總線(xiàn)的穩定性越來(lái)越差?，F在市場(chǎng)上已經(jīng)有可以負載128，256臺甚至400臺485設備的轉換器，由于485總線(xiàn)使用總線(xiàn)連接形式，形成如果有一個(gè)485設備出現問(wèn)題，就導致整個(gè)485總線(xiàn)出現問(wèn)題的現象。所以從485總線(xiàn)的穩定性來(lái)說(shuō)，當設備達到一定數量的時(shí)候，從概率上分析，假設485總線(xiàn)上的485設備的無(wú)差錯時(shí)間為99.9％，當有128個(gè)485設備在一個(gè)總線(xiàn)上時(shí)，其無(wú)差錯時(shí)間就是99.9％的128次方，其無(wú)差錯時(shí)間訊速降為87.98％，再有RS-485總線(xiàn)在抗干擾、自適應、通信效率等方面仍存在缺陷，一些細節的處理不當常會(huì )導致通信失敗甚至系統癱瘓等故障，因此提高RS-485總線(xiàn)的運行穩定性及可靠性至關(guān)重要。

現在將485總線(xiàn)容易出現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信號使用的是一對非平衡差分信號，意味485網(wǎng)絡(luò )中的每一個(gè)設備都必須通過(guò)一個(gè)信號回路連接到地，以減少數據線(xiàn)上的噪音，所以數據線(xiàn)最好由雙絞線(xiàn)組成，并且在外面加上屏蔽層作為地線(xiàn)，將485網(wǎng)絡(luò )中485設備連接起來(lái)，并且在一個(gè)點(diǎn)可靠接地。對于由分散式工業(yè)控制設備結合RS-485微系統組建的測控網(wǎng)絡(luò )，應優(yōu)先采用各微系統獨立供電方案，最好不要采用一臺大電源給微系統并聯(lián)供電，同時(shí)電源線(xiàn)（交直流）不能與RS-485信號線(xiàn)共用同一股多芯電纜。RS-485信號線(xiàn)宜選用截面積0.75mm2以上雙絞線(xiàn)而不是平直線(xiàn)。對于每個(gè)小容量直流電源選用線(xiàn)性電源比選用開(kāi)關(guān)電源更合適。

二、在某些工業(yè)控制領(lǐng)域，由于現場(chǎng)情況十分復雜，各個(gè)節點(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，嚴重時(shí)甚至會(huì )燒毀芯片和儀器設備。解決此類(lèi)問(wèn)題的方法是通過(guò)DC-DC將系統電源和RS-485收發(fā)器的電源隔離；用光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構筑電路；通過(guò)光耦將信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。RS-485總線(xiàn)為并接式二線(xiàn)制接口，一旦有一只芯片故障就可能將總線(xiàn)“拉死”，因此對其分散式控制系統與總線(xiàn)之間應加以隔離。通常在二線(xiàn)口與總線(xiàn)之間各串接一個(gè)485隔離器

三、485總線(xiàn)隨著(zhù)傳輸距離的延長(cháng)，會(huì )產(chǎn)生回波反射信號，如果485總線(xiàn)的傳輸距離如果超過(guò)100米建議施工時(shí)在485通訊的開(kāi)始端和結束端120歐姆的終端電阻。位于總線(xiàn)兩端的差分端口之間應跨接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格的系統