如何提高應用在工業現場RS485總線的穩定性和可靠性

在當今信息通訊高速發展的階段，人們在充分享受網絡給人類帶來的喜悅。隨著網絡的普及和發展，使得各種控制設備網絡化成為可能。自動化監控、安全防護、門禁考勤及工業自動化系統得到迅速普及和應用。在工業控制設備之間中長距離通信的諸多方案中，RS-485系統總線因硬件設計簡單、控制方便、成本低廉等優點廣泛應用于工廠自動化、工業控制、小區監控、水利自動測控等領域，隨著RS485總線系統的廣泛應用，RS485總線系統也越來越大，RS485總線外掛的485設備越來越多，從而導致485總線的穩定性越來越差。現在市場上已經有可以負載128，256臺甚至400臺485設備的轉換器，由于485總線使用總線連接形式，形成如果有一個485設備出現問題，就導致整個485總線出現問題的現象。所以從485總線的穩定性來說，當設備達到一定數量的時候，從概率上分析，假設485總線上的485設備的無差錯時間為99.9％，當有128個485設備在一個總線上時，其無差錯時間就是99.9％的128次方，其無差錯時間訊速降為87.98％，再有RS-485總線在抗干擾、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導致通信失敗甚至系統癱瘓等故障，因此提高RS-485總線的運行穩定性及可靠性至關重要。

現在將485總線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網絡中的每一個設備都必須通過一個信號回路連接到地，以減少數據線上的噪音，所以數據線最好由雙絞線組成，并且在外面加上屏蔽層作為地線，將485網絡中485設備連接起來，并且在一個點可靠接地。對于由分散式工業控制設備結合RS-485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RS-485信號線共用同一股多芯電纜。RS-485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比選用開關電源更合適。

二、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RS-485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RS-485收發器的電源隔離；用光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構筑電路；通過光耦將信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。RS-485總線為并接式二線制接口，一旦有一只芯片故障就可能將總線“拉死”，因此對其分散式控制系統與總線之間應加以隔離。通常在二線口與總線之間各串接一個485隔離器

三、485總線隨著傳輸距離的延長，會產生回波反射信號，如果485總線的傳輸距離如果超過100米建議施工時在485通訊的開始端和結束端120歐姆的終端電阻。位于總線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

如下圖：