RS485总线信号常见故障排查与处理方法

RS-485总线可靠性设计参考及常见故障排查方法现场总线技术作为自动化领域技术重点组成部分之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它是连接设置在控制现场的仪器仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。

其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。

它使传统的控制系统结构产生了革命性的变化，对自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进起着重要作用。

RS-485作为最常用的现场总线技术采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，因其硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点被广泛应用于工厂自动化、工业控制、能源安全监测、水利自动报测等领域。

但RS-485总线在一些设计及使用过程中的细节问题处理不当时也会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

RS-485接口电路的硬件设计1. 总线匹配⏹方案一：在位于总线两端的差分端口，A+与B-之间跨接120Ω匹配电阻，减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，抑制噪声干扰。

但匹配电阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统；⏹方案二：比较省电的匹配方案是RC匹配，利用一只电容C隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折中；⏹方案三：采用二极管匹配，利用二极管的钳位作用，迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

2. RO及DI端配置上拉电阻异步通信数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。

为防止干扰信号误触发RO(接收器输出)产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，建议RO外接10kΩ上拉电阻。

3. 保证上电时芯片状态正确对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制，不宜采用MCU 引脚直接进行控制，以防止MCU上电时对总线的干扰，保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态。

4. 总线隔离RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此对其二线口A+、B-与总线之间应加以隔离。

RS485常见的故障与解决方法一、如何预防故障的发生呢？为减少通信故障提出下面几条建议。

1、建议用户使用和购买厂家提供的485转换器或者厂家指定推荐品牌的485转换器。

2、厂家会对与其配套的485转换器做大量的测试工作，并且会要求485转换器生产厂家按照其固定的性能参数进行生产和品质检测，所以它与门禁设备具备较好的兼容性。

千万不要贪图便宜购买杂牌厂家的485转换器。

3、严格按照485总线的施工规范进行施工,杜绝任何侥幸心理。

4、对线路较长、负载较多的485总线工程采用科学的、有预留的解决方案。

5、如果通讯距离过长，如超500米，建议采用中继器或485HUB来解决。

6、如果负载数过多，如一条总线上超过30台，建议采用485HUB来解决问题。

7、现场调试带齐调试设备。

现场调试一定要随身携带几个可以接长距离和多负载的转换器、一台常用的电脑笔记本、测试通路断路的万用表，几个120欧姆的终端电阻。

二、采用485总线结构常见的几种通讯故障有下面几种？1、通讯不上，无反应。

2、可以上传数据，但不可以下载数据。

3、通讯时系统提示受到干扰，或者不通讯时通讯指示灯也不停地闪烁。

4、有时能通讯上，有时通讯不上，有的指令可以通，有的指令不可以通。

三、出现故障了有哪些调试方法呢？在调试前首先要确保设备接线正确，且施工合乎规范。

可以根据遇到的问题采用下面几种调试方法。

1、共地法:用1条线或者屏蔽线将所有485设备的GND地连接起来，这样可以避免所有设备之间存在影响通讯的电势差。

2、终端电阻法：在最后一台485设备的485+和485-上并接120欧姆的终端电阻来改善通讯质量。

3、中间分段断开法：通过从中间断开来检查是否设备负载过多、通讯距离过长、某台设备对整个通讯线路的影响等。

4、单独拉线法:单独简易拉一条线到设备，这样可以用来排除是否是布线引起了通讯故障。

5、更换转换器法：随身携带几个转换器，这样可以排除是否是转换器质量问题影响了通讯质量。

485常见故障处理提高RS-485总线可靠性的几种方法及常见故障处理在MCU之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域。

但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

1 RS-485接口电路的硬件设计1）总线匹配。

总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻，如图1所示。

位于总线两端的差分端口VA与VB之间应跨接120Ω匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。

但匹配电阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统。

另外一种比较省电的匹配方案是RC 匹配（图2 ）利用一只电容C 隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案（图3），这种方案虽未实现真正的匹配，但它利用二极管的钳位作用，迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

2） RO及DI端配置上拉电阻。

异步通信数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。

为防止干扰信号误触发RO（接收器输出）产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，建议RO 外接10kΩ上拉电阻。

3）保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态。

对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制，不宜采用MCU 引脚直接进行控制，以防止MCU上电时对总线的干扰，如图4所示。

4）总线隔离。

RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔离。

通常在VA、VB与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻，同时与地之间各跨接5V的TVS二极管，以消除线路浪涌干扰。

提高RS485总线可靠性的几种方法及常见故障处理提高RS485总线可靠性的几种方法及常见故障处理在MCU之间中长距离通信的诸多方案中、RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域、但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷、一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障、因此提高RS-485总线的运行可*性至关重要、1、RS-485接口电路的硬件设计1）总线匹配总线匹配有两种方法、一种是加匹配电阻、位于总线两端的差分端口V A与VB之间应跨接120Ω匹配电阻、以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声、有效地抑制了噪声干扰、但匹配电阻要消耗较大电流、不适用于功耗限制严格的系统。

另外一种比较省电的匹配方案是RC 匹配利用一只电容C 隔断直流成分、可以节省大部分功率、但电容C的取值是个难点、需要在功耗和匹配质量间进行折衷、除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案、这种方案虽未实现真正的匹配、但它利用二极管的钳位作用、迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的、节能效果显著、2）RO及DI端配置上拉电阻、异步通信数据以字节的方式传送、在每一个字节传送之前、先要通过一个低电平起始位实现握手、为防止干扰信号误触发RO（接收器输出）产生负跳变、使接收端MCU进入接收状态、建议RO外接10kΩ上拉电阻、3）保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态、对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制、不宜采用MCU 引脚直接进行控制、以防止MCU上电时对总线的干扰、4）总线隔离、RS-485总线为并接式二线制接口、一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”、因此对其二线口V A、VB与总线之间应加以隔离、通常在V A、VB与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻、同时与地之间各跨接5V 的TVS二极管、以消除线路浪涌干扰、如没有PTC电阻和TVS二极管、可用普通电阻和稳压管代替、5）合理选用芯片、例如、对外置设备为防止强电磁（雷电）冲击、建议选用TI的75LBC184等防雷击芯片、对节点数要求较多的可选用SIPEX的SP485R、2、RS-485网络配置1）网络节点数、网络节点数与所选RS-485芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关、如75LBC184标称最大值为64点、SP485R标称最大值为400点、实际使用时、因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同、实际节点数均达不到理论值、例如75LBC184运用在500m分布的RS-485网络上节点数超过50或速率大于9.6kb/s时、工作可*性明显下降、通常推荐节点数按RS-485芯片最大值的70%选取、传输速率在1200~9600b/s之间选取、通信距离1km以内、从通信效率、节点数、通信距离等综合考虑选用4800b/s最佳、通信距离1km以上时、应考虑通过增加中继模块或降低速率的方法提高数据传输可*性、2）节点与主干距离、理论上讲、RS-485节点与主干之间距离（T头、也称引出线）越短越好、T头小于10m的节点采用T型、连接对网络匹配并无太大影响、可放心使用、但对于节点间距非常小（小于1m、如LED模块组合屏）应采用星型连接、若采用T型或串珠型连接就不能正常工作、RS-485是一种半双工结构通信总线、大多用于一对多点的通信系统、因此主机（PC）应置于一端、不要置于中间而形成主干的T型分布、3、提高RS-485通信效率RS-485通常应用于一对多点的主从应答式通信系统中、相对于RS-232等全双工总线效率低了许多、因此选用合适的通信协议及控制方式非常重要、1．总线稳态控制（握手信号）、大多数使用者选择在数据发送前1ms将收发控制端TC 置成高电平、使总线进入稳定的发送状态后才发送数据；数据发送完毕再延迟1ms后置TC端成低电平、使可*发送完毕后才转入接收状态、据笔者使用TC端的延时有4个机器周期已满足要求；2．为保证数据传输质量、对每个字节进行校验的同时、应尽量减少特征字和校验字、惯用的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成、每个数据包长度达20~30字节、在RS-485系统中这样的协议不太简练、推荐用户使用MODBUS协议、该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中、4、RS-485接口电路的电源、接地对于由MCU结合RS-485微系统组建的测控网络、应优先采用各微系统独立供电方案、最好不要采用一台大电源给微系统并联供电、同时电源线（交直流）不能与RS-485信号线共用同一股多芯电缆、RS-485信号线宜选用截面积0.75mm2以上双绞线而不是平直线、对于每个小容量直流电源选用线性电源LM7805比选用开关电源更合适、当然应注意LM7805的保护：1．LM7805输入端与地应跨接220~1000μF电解电容；2．LM7805输入端与输出端反接1N4007二极管；3．LM7805输出端与地应跨接470~1000μF电解电容和104pF 独石电容并反接1N4007二极管；4．输入电压以8~10V为佳、最大允许范围为6.5~24V、可选用TI的PT5100替代LM7805、以实现9～38V的超宽电压输入。

在当今信息通讯高速发展的阶段,人们在充分享受网络给人类带来的喜悦。

随着网络的普及与发展,使得各种控制设备网络化成为可能。

自动化监控、安全防护、门禁考勤及工业自动化系统得到迅速普及与应用。

在工业控制设备之间中长距离通信的诸多方案中,RS-485系统总线因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动测控等领域,随着RS485总线系统的广泛应用,RS485总线系统也越来越大,RS485总线外挂的485设备越来越多,从而导致485总线的稳定性越来越差。

现在市场上已经有可以负载128,256台甚至400台485设备的转换器,由于485总线使用总线连接形式,形成如果有一个485设备出现问题,就导致整个485总线出现问题的现象。

所以从485总线的稳定性来说,当设备达到一定数量的时候,从概率上分析,假设485总线上的485设备的无差错时间为99、9％,当有128个485设备在一个总线上时,其无差错时间就就是99、9％的128次方,其无差错时间讯速降为87、98％,再有RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷,一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障,因此提高RS-485总线的运行稳定性及可靠性至关重要。

现在将485总线容易出现故障的情况并且可以排除这些故障的方法罗列如下:一、由于485信号使用的就是一对非平衡差分信号,意味485网络中的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地,以减少数据线上的噪音,所以数据线最好由双绞线组成,并且在外面加上屏蔽层作为地线,将485网络中485设备连接起来,并且在一个点可靠接地。

对于由分散式工业控制设备结合RS-485微系统组建的测控网络,应优先采用各微系统独立供电方案,最好不要采用一台大电源给微系统并联供电,同时电源线(交直流)不能与RS-485信号线共用同一股多芯电缆。

RS-485信号线宜选用截面积0.75mm2以上双绞线而不就是平直线。

RS485通讯常见故障、解决方法以及布线安装注意事项！积木式上位机怎么设计？高质量的PLC程序应该从何入手？如何在西门子博途中实现工艺配方？秒懂S7-1500PLC读写SQL微软数据库分享一组污水处理3D画面，谈谈上位机设计原则！【导读】做电气自动化工程很多时候会接触到RS485通讯，很多新手不是很了解，今天我们就来聊聊RS485相关的应用，你会发现里面的知识确实有不少，那么我们就选择一些平时在工程中会考虑到的问题供大家参考。

（一）什么是RS485总线？工业现场经常要采集多点数据，模拟信号或开关信号，一般用到RS485总线，RS-485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。

RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。

即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。

RS485无具体的物理形状，根据工程的实际情况而采用的接口，RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示'0'，- 6V～- 2V表示'1'。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

根据485总线结构理论，在理想环境的前提下，485总线传输距离可以达到1200米。

其条件是通讯线材优质达标，波特率为9600，只负载一台485设备，才能使得通讯距离达到1200米，所以通常485总线实际的稳定的通讯距离往往达不到1200米。

如果负载485设备多，线材阻抗不合乎标准，线径过细，转换器品质不良，设备防雷保护复杂和波特率的提高等等因素都会降低通讯距离。

（二）RS485线缆与传输距离在一般场合采用普通的双绞线就可以，在要求比较高的环境下可以采用带屏蔽层的同轴电缆。

在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。

RS-485总线可靠性的几种方法及常见故障处理在MCU之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域。

但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

一、RS-485接口电路的硬件设计1、总线匹配总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻。

位于总线两端的差分端口，VA与VB之间应跨接120Ω匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。

但匹配电阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统。

另外一种比较省电的匹配方案是RC匹配利用一只电容C隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折中。

除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案，这种方案虽未实现真正的匹配，但它利用二极管的钳位作用，迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

2、RO及DI端配置上拉电阻异步通信数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。

为防止干扰信号误触发RO(接收器输出)产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，建议RO外接10kΩ上拉电阻。

3、保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制，不宜采用MCU引脚直接进行控制，以防止MCU上电时对总线的干扰。

4、总线隔离RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔离。

通常在VA、VB与总线之间各串接一只4-10Ω的PTC电阻，同时与地之间各跨接5V的TVS二极管，以消除线路浪涌干扰。

如没有PTC电阻和TVS二极管，可用普通电阻和稳压管代替。

5、合理选用芯片例如，对外置设备为防止强电磁(雷电)冲击，建议选用TI的75LBC184等防雷击芯片，对节点数要求较多的可选用SIPEX的SP485R。

提高RS-485总线可靠性的几种方法及常见故障处理在MCU之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域。

但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

1 RS-485接口电路的硬件设计1）总线匹配。

总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻，如图1所示。

位于总线两端的差分端口VA与VB之间应跨接120Ω匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。

但匹配电阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统。

另外一种比较省电的匹配方案是RC 匹配（图2 ）利用一只电容C 隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案（图3），这种方案虽未实现真正的匹配，但它利用二极管的钳位作用，迅速削弱反射信号达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

2） RO及DI端配置上拉电阻。

异步通信数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。

为防止干扰信号误触发RO（接收器输出）产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，建议RO 外接10kΩ上拉电阻。

3）保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态。

对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进行控制，不宜采用MCU引脚直接进行控制，以防止MCU上电时对总线的干扰，如图4所示。

4）总线隔离。

RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔离。

通常在VA、VB与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻，同时与地之间各跨接5V的TVS二极管，以消除线路浪涌干扰。

如没有PTC电阻和TVS二极管，可用普通电阻和稳压管代替。

RS485通讯原理及排错处理一、RS485通信原理RS485通信总线使用差分信号传输方式，即通过正负两根数据线进行数据传输。

正线上的电压高于负线上的电压表示1，反之表示0。

这种差分信号的方式可以提高抗干扰能力，减小信号失真率。

RS485总线的数据传输速率可根据具体应用需求选择，通常可以达到几十kbps至几Mbps的速率。

在RS485通信中，主设备通过向从设备发送控制命令或数据，从设备则根据命令执行相应的操作，并将执行结果返回给主设备。

RS485通信总线支持多个从设备同时响应主设备，实现了多点通信。

二、RS485通信排错处理方法1.差分信号线路电气连接方面的排错处理方法：-检查线路是否有不正常的短路或断路。

可以使用万用表或示波器进行检测。

-确保各个节点的信号引线正确连接到差分信号线路上。

检查是否有接错或误连的情况。

-检查总线两端是否加上了终端电阻，终端电阻的作用是抑制信号反射，提高通信质量。

2.通信参数配置方面的排错处理方法：-通信速率选择合适的波特率，通常可以根据具体应用需求进行设置。

-检查通信模式是否匹配，主设备和从设备之间的通信模式要保持一致，如全双工或半双工模式。

-检查数据位、停止位和校验位的配置是否一致，这些参数需要在主设备和从设备之间保持一致，否则会导致通信错误。

3.通信协议方面的排错处理方法：-检查通信命令或数据是否按照协议规定的格式进行发送。

如果命令或数据格式错误，从设备可能无法正确解析。

-确保通信命令或数据的有效性，即所发送的控制命令或数据是否正确并且得到从设备的正确响应。

4.环境干扰方面的排错处理方法：-检查总线系统中是否有强电机、电磁干扰源等影响信号传输的设备存在。

需要尽量将RS485总线与其他干扰源隔离开。

-如果环境干扰严重，可以考虑在差分信号线路上添加屏蔽层，以减小外部干扰对通信信号的影响。

5.软件程序方面的排错处理方法：-检查主设备和从设备的软件程序是否按照通信协议进行编写，确保通信命令的正确性。

提高RS485通信可靠性的设计方法发布时间：2009-5-11 14:00 发布者：李宽阅读次数：556RS-485接口芯片能担当起一种电平转化的角色，把TTL信号、COMS信号等转化为能在485总线上传输的差分信号，把接收到的485差分信号转化为MCU能够识别的TTL或COMS电平，在工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域得到了广泛应用。

但在RS485通信中，常常会存在通信距离不远、通信质量差等问题。

为提高RS485的通信质量，除了采用终端匹配的总线型结构外，在系统设计中通常要考虑以下几个问题。

1.故障保护根据RS-485的标准规定，接收器的接收灵敏度为±200mV，这意味着当接收端的差分电压大于等于+200mV时，接收器输出为高电平，小于等于 -200mV时输出为低电平，介于±200mV 之间时，接收器输出为不确定状态。

在总线空闲(即传输线上所有节点都为接收状态)以及传输线开路或短路故障时，若不采取特殊措施，接收器可能输出高电平或者低电平。

一旦某个节点的接收器产生低电平，就会使串行接收器(UART)找不到起始位，从而引起通信异常。

为解决该问题，很多RS485接口芯片引入了故障保护。

例如，上海英联电子的UM3085/UM3088输入灵敏度为-50mV/-200mV，即差分接收器输入电压UA－B≥-50mV时，接收器输出逻辑高电平，如果UA－B≤-200mV，则输出逻辑低电平。

当接收器输入端总线短路或总线上所有发送器被禁止时，接收器差分输入端为0V，从而确保总线空闲、短路时接收器输出高电平。

2.防雷电冲击RS- 485接口芯片在使用、焊接或设备的运输途中都有可能受到静电冲击而损坏。

在传输线架设于户外的使用场合,接口芯片乃至整个系统还有可能遭受雷电袭击。

选用抗静电或抗雷击的芯片可有效避免此类损失。

UM3085/UM3088芯片内部集成了ESD保护电路，人体模型ESD 保护和机器模型ESD保护分别达到 15kV和2kV。