提高RS485總線可靠性及故障處理方法
4.RS485接口電路的電源、接地本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/148426.htm
對于由MCU結合RS485微系統組建的測控網絡,應優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供電,同時電源線(交直流)不能與RS485信號線共用同一股多芯電纜。RS485信號線宜選用截面積0.75mm2以上雙絞線而不是平直線。對于每個小容量直流電源選用線性電源LM7805比選用開關電源更合適,當然應注意LM7805的保護。
(1)LM7805輸入端與地應跨接220~1000μF電解電容;
(2)LM7805輸入端與輸出端反接1N4007二極管;
(3)LM7805輸出端與地應跨接470~1000μF電解電容和104pF獨石電容并反接1N4007二極管;
(4)輸入電壓以8~10V為佳,最大允許范圍為6.5~24V。可選用TI的PT5100替代LM7805,以實現9~38V的超寬電壓輸入。
5.光電隔離
在某些工業控制領域,由于現場情況十分復雜,各個節點之間存在很高的共模電壓。雖然RS485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RS485接收器的極限接收電壓,即大于+12V或小于-7V時,接收器就再也無法正常工作了,嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。
解決此類問題的方法是通過DC-DC將系統電源和RS485收發器的電源隔離;通過光耦將信號隔離,徹底消除共模電壓的影響。實現此方案的途徑可分為:
(1)用光耦、帶隔離的DC-DC、RS485芯片構筑電路;
(2)使用二次集成芯片,如PS1480、MAX1480等。
RS485是一種低成本、易操作的通信系統,但是穩定性弱同時相互牽制性強,通常有一個節點出現故障會導致系統整體或局部的癱瘓,而且又難以判斷。故向讀者介紹一些維護RS485的常用方法。
(1)若出現系統完全癱瘓,大多因為某節點芯片的VA、VB被電源擊穿,使用萬用表測VA、VB間差模電壓為零,而對地的共模電壓大于3V,此時可通過測共模電壓大小來排查,共模電壓越大說明離故障點越近,反之越遠。
(2)總線連續幾個節點不能正常工作。一般是由其中的一個節點故障導致的。一個節點故障會導致鄰近的2~3個節點(一般為后續)無法通信,因此將其逐一與總線脫離,如某節點脫離后總線能恢復正常,說明該節點故障。
(3)集中供電的RS485系統在上電時常常出現部分節點不正常,但每次又不完全一樣。這是由于對RS485的收發控制端TC設計不合理,造成微系統上電時節點收發狀態混亂從而導致總線堵塞。改進的方法是將各微系統加裝電源開關然后分別上電。
(4)系統基本正常但偶爾會出現通信失敗。一般是由于網絡施工不合理導致系統可靠性處于臨界狀態,最好改變走線或增加中繼模塊。應急方法之一是將出現失敗的節點更換成性能更優異的芯片。
(5)因MCU故障導致TC端處于長發狀態而將總線拉死一片。提醒讀者不要忘記對TC端的檢查,盡管RS485規定差模電壓大于200mV即能正常工作。但實際測量:一個運行良好的系統其差模電壓一般在1.2V左右(因網絡分布、速率的差異有可能使差模電壓在0.8~1.5V范圍內)。
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