RS-485網(wǎng)絡(luò)故障查找與排除

　　盡管更加現(xiàn)代化的替代技術(shù)日益增多，但RS-485技術(shù)仍然在無(wú)數(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)中保持著中流砥柱的地位。以下是檢查常見(jiàn)故障和建立比較麻煩的RS-485網(wǎng)絡(luò)的8步方法。　　
　　　　1. RS-485使用一對(duì)非平衡差分信號(hào)，這意味著網(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，以最小化數(shù)據(jù)線上的噪聲。數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)由一對(duì)雙絞線組成，在噪聲較大的環(huán)境中應(yīng)加上屏蔽層。　　
　　　　2. 在絕大多數(shù)的RS-485網(wǎng)絡(luò)中，終端節(jié)點(diǎn)所引起的問(wèn)題比它能解決的要多。為了檢查哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)停止了工作，需要切斷每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源并將其從網(wǎng)絡(luò)中斷開(kāi)。使用歐姆表測(cè)量接收端A與B或+與-之間的電阻值。故障節(jié)點(diǎn)的讀數(shù)通常小于200歐姆，而非故障節(jié)點(diǎn)的讀數(shù)將會(huì)比4,000歐姆大得多。　　
　　　　3. 哪一根線是A、哪一根線是B一直都不是很清楚。不同的制造商采用不同的標(biāo)簽規(guī)定，即使B線應(yīng)該永遠(yuǎn)是在空閑狀態(tài)下電壓更高的那一根。因此，A線相當(dāng)于-，B線相當(dāng)于+。可在網(wǎng)絡(luò)空閑的狀態(tài)下用電壓表檢測(cè)。如果B線沒(méi)有比A線電壓更高，那么就會(huì)存在連接問(wèn)題。　　
　　　　4. 當(dāng)沒(méi)有設(shè)備進(jìn)行傳輸，所有設(shè)備都處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的時(shí)候，RS-485網(wǎng)絡(luò)中會(huì)出現(xiàn)三態(tài)狀態(tài)。這將導(dǎo)致所有的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入高阻態(tài)，使懸空狀態(tài)傳回所有的RS-485接收端。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)者為了克服這一不穩(wěn)定狀態(tài)典型的方法是：在接收端的A和B線加裝下拉和上拉電阻來(lái)模擬空閑狀態(tài)。為了檢查這一偏置，應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)供電和空閑的狀態(tài)下測(cè)量B線到A線的電壓。為了確保遠(yuǎn)離如圖中所示的不定狀態(tài)，要求至少存在300mV的電壓。如果沒(méi)有安裝終端電阻，偏置的要求是非常寬松的。　　
　　 5. 一根雙絞線加地的RS-485網(wǎng)絡(luò)可以上行與下行地傳送數(shù)據(jù)。由于沒(méi)有兩個(gè)發(fā)送端能夠在同一時(shí)間成功地通訊，所以在數(shù)據(jù)的最后一位傳送完畢后的一個(gè)時(shí)間片內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)為空閑態(tài)，但實(shí)際上節(jié)點(diǎn)還沒(méi)有使其驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入三態(tài)狀態(tài)。如果另一個(gè)設(shè)備試圖在這一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行通訊，將會(huì)發(fā)生結(jié)果不可預(yù)測(cè)的沖突。為了檢測(cè)這種沖突，使用數(shù)字示波器來(lái)捕捉幾個(gè)字節(jié)的1和0。確定一個(gè)節(jié)點(diǎn)在傳輸結(jié)束時(shí)進(jìn)入三態(tài)狀態(tài)所需要的時(shí)間。確保RS-485軟件沒(méi)有試圖響應(yīng)比一個(gè)字節(jié)的時(shí)間更短的請(qǐng)求（在76.8kb/s的速率下略大于1ms）。　　
　　　　6. 每一種可靠的中長(zhǎng)距離聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都有某種形式的內(nèi)置隔離，除了RS-485以外。它要靠系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)不包括任何接地回路。隔離每一個(gè)節(jié)點(diǎn)將以數(shù)量級(jí)的程度增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性。　　
　　　　7. 雖然隔離是抵御電源浪涌的第一道防線，但是增加多級(jí)浪涌抑制器可以消弱更大的浪涌干擾，保證它們是在網(wǎng)絡(luò)隔離可以容忍的范圍內(nèi)。最好是在網(wǎng)絡(luò)有高性能接地點(diǎn)的位置安裝浪涌抑制器。在同一點(diǎn)將其連接到大地，就像其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或工廠的電氣系統(tǒng)一樣。　　
　　　　8. 一旦RS-485網(wǎng)絡(luò)建立并運(yùn)行，就應(yīng)記錄下其配置的每一個(gè)細(xì)節(jié)。包括終端信息、偏置、線型和備件信息。如果可以負(fù)擔(dān)得起，應(yīng)購(gòu)買(mǎi)一些備件并存放在機(jī)柜中。

　　由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路：
　（1）通過(guò)RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào)，對(duì)于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。
　（2）通過(guò)PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號(hào)為RS485類型的擴(kuò)展卡。 RS485接口
　　RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個(gè)原因：
　　(1)共模干擾問(wèn)題： RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～ 12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。
　　(2)EMI問(wèn)題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。
　　在RS485組網(wǎng)過(guò)程中另一個(gè)需要主意的問(wèn)題是終端負(fù)載電阻問(wèn)題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在開(kāi)始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國(guó)MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來(lái)判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過(guò)電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。
　　一般終端匹配采用終端電阻方法， RS-485應(yīng)在總線電纜的開(kāi)始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。
　　最近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實(shí)施已完成，工廠中已經(jīng)鋪設(shè)了延伸到車間每個(gè)辦公室、控制室的局域網(wǎng)的現(xiàn)狀，推出了串口服務(wù)器來(lái)取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局域網(wǎng)資源減少線路投資，節(jié)約成本，相當(dāng)于通過(guò)tcp/ip把多串口卡放在了現(xiàn)場(chǎng)。