在工程施工中，很多都會(huì)運(yùn)用到RS485作為控制和采集的案例，廣州易緯這方面的應(yīng)用上積累了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)。下來(lái)簡(jiǎn)單跟大家一起來(lái)分享一下常見(jiàn)問(wèn)題和解決方案，以求共同進(jìn)步。

RS485簡(jiǎn)介：

  RS-485又名TIA-485-A,ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。

  RS485是一個(gè)定義平衡數(shù)字多點(diǎn)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)由電信行業(yè)協(xié)會(huì)和電子工業(yè)聯(lián)盟定義。使用該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)能在遠(yuǎn)距離條件下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號(hào)。RS-485使得連接本地網(wǎng)絡(luò)以及多支路通信鏈路的配置成為可能。

  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，多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

常用電纜：

  在低速、短距離、無(wú)干擾的場(chǎng)合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長(zhǎng)線傳輸時(shí)，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜（STP-120Ω（用于RS485&CAN）一對(duì)18AWG），而在干擾惡劣的環(huán)境下還應(yīng)采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜（ASTP-120Ω（用于RS485&CAN）一對(duì)18AWG）。

  在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢龋@個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等因素所影響。理論上，通信速率在100Kbps及以下時(shí)，RS485的最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)1200米，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而有所差異。在傳輸過(guò)程中可以采用增加中繼的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。

  實(shí)際使用中，RS485這種總線在各種手拉手控制，或者遠(yuǎn)程燈光音響控制中很常見(jiàn)，雖然接線簡(jiǎn)單，布線也很簡(jiǎn)單。但是在不少應(yīng)用場(chǎng)景中還是發(fā)生一些異常問(wèn)題，最主要是安裝的時(shí)候沒(méi)有注意。

短距離常見(jiàn)問(wèn)題如下：

一、首次調(diào)試，問(wèn)題多：

  檢查所有線路，接線正常，是否牢固，有條件的，對(duì)每一個(gè)接線都?jí)荷暇€鼻子。在調(diào)試的時(shí)候總電源的供電到模塊的供電線上考慮接入一個(gè)保險(xiǎn)，防止誤操作燒毀整個(gè)總線設(shè)備，同時(shí)可以在總線上接入一個(gè)USB轉(zhuǎn)RS485的模塊，方便在調(diào)試的時(shí)候查看各個(gè)模塊的指令收發(fā)情況。

二、模塊通訊不穩(wěn)定：

  在調(diào)試設(shè)備的時(shí)候，如果出現(xiàn)指令時(shí)有時(shí)無(wú)，先檢查線路是否牢固，另外考慮末端接上一個(gè)120R的電阻，做末端匹配。如果線路只有10米左右，優(yōu)先考慮各個(gè)模塊是否配對(duì)正確和接線是否牢固可靠。

三、模塊容易壞：

  很多應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)靜電或者防雷需要要求，這種情況需要提前告知供應(yīng)商這些需求。因?yàn)槭忻嬗行┊a(chǎn)品雖然在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮了很全面，但是后期很多用戶不需要那么高要求的防護(hù)也為了降低成本，就對(duì)部分器件進(jìn)行空貼。

遠(yuǎn)距離常見(jiàn)問(wèn)題如下：

一、設(shè)備及人身安全——潛在的高壓危險(xiǎn)

  RS-485總線的使用環(huán)境非常復(fù)雜，一些惡劣的使用場(chǎng)合會(huì)存在高壓。極容易產(chǎn)生觸電危險(xiǎn)，危及人身或設(shè)備安全。

二、遠(yuǎn)端無(wú)法接收到數(shù)據(jù)——地電勢(shì)差存在

  廣州易緯在有些案例中就遇到這種難題，有些通信距離可達(dá)幾千米，節(jié)點(diǎn)之間的距離很遠(yuǎn)。設(shè)計(jì)者常常直接將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的參考地接于本地的大地，作為信號(hào)的返回地，看似正?？煽康淖龇?，卻存在極大的隱患！即使調(diào)試正常的系統(tǒng)，也可能在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)各種問(wèn)題。

  常常被忽略的問(wèn)題是：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間大地也可能存在很大的電勢(shì)差！實(shí)際的大地并不是理想的“0”電位，大地也是導(dǎo)體，也存在阻抗。當(dāng)大的電流流過(guò)大地時(shí)，流過(guò)電流的大地兩端也會(huì)存在電勢(shì)差。如圖1所示。

圖1

  若直接將相距很遠(yuǎn)的通信節(jié)點(diǎn)分別連接至各自的本地大地，地電勢(shì)差會(huì)以共模電壓的形式疊加在總線發(fā)送器的輸出端，疊加之后的信號(hào)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)接收器所能承受的共模輸入電壓范圍，從而無(wú)法正常接收信號(hào)，嚴(yán)重還會(huì)損壞收發(fā)器。普通的RS-485收發(fā)器的共模輸入范圍較小，大地流過(guò)各種大型設(shè)備注入的大電流，由此引起的地電勢(shì)差可高達(dá)幾伏、幾十伏甚至上百伏，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出收發(fā)器所能承受的電壓范圍。

三、毫無(wú)征兆的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或器件損壞——地環(huán)路影響

  既然節(jié)點(diǎn)之間的大地存在電勢(shì)差，那直接用一根線將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的地再連起來(lái)不就可以了？大錯(cuò)特錯(cuò)！這樣做只能使情況更加嚴(yán)重，這根長(zhǎng)長(zhǎng)的導(dǎo)線會(huì)與大地形成一個(gè)極大的地環(huán)路！50Hz的交流電力線、大型電機(jī)等，都是交流磁場(chǎng)的來(lái)源，若總線靠近或經(jīng)過(guò)這些地方，地環(huán)路就會(huì)產(chǎn)生電流高達(dá)數(shù)安培甚至上百安培。電流流過(guò)地環(huán)路產(chǎn)生的共模電壓就會(huì)影響總線的正常通信。

  除了穩(wěn)定的磁場(chǎng)來(lái)源，一些電力線的浪涌、雷擊、高頻噪聲等瞬態(tài)干擾都有可能被這個(gè)巨型的“環(huán)形天線”拾取，并造成通信異常。

圖2

  怎么辦？

  將總線和控制電路進(jìn)行電氣隔離，將高壓阻擋在控制系統(tǒng)之外，可以有效地保證操作人員的人身及系統(tǒng)安全。不僅如此，隔離可以抑制由接地電勢(shì)差、接地環(huán)路引起的各種共模干擾，保證總線在嚴(yán)重干擾和其它系統(tǒng)級(jí)噪聲存在的情況下不間斷、無(wú)差錯(cuò)運(yùn)行。如圖3所示，使用隔離收發(fā)器后，可以有效防止形成地環(huán)路，總線參考地可跟隨共模電壓的波動(dòng)而波動(dòng)，共模電壓全部由隔離帶承受，共模電壓對(duì)總線信號(hào)變得不再可見(jiàn)，從而保證總線穩(wěn)定可靠地通信。

圖3

  如何實(shí)現(xiàn)隔離？

  實(shí)現(xiàn)總線隔離的方法主要有兩種，一種是使用隔離DC-DC，光耦等分立器件實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與收發(fā)器之間的隔離。這也是傳統(tǒng)最常用的模式，相對(duì)來(lái)講電路較復(fù)雜，占板空間較大，尤其是較復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，穩(wěn)定性欠佳，另一種是直接使用隔離收發(fā)器，單一產(chǎn)品，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，集成度高。

  通過(guò)采取這些措施，我們廣州易緯的幾個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目應(yīng)用上都產(chǎn)生了比較好的實(shí)際效果，也得到業(yè)主的認(rèn)可。