RS_485总线系统可靠性分析

无锡职业技术学院学报

JournalofWuxiInstituteofTechnology

Vol.6No.4Oct.2007

RS-485总线系统可靠性分析

毕新熙,曹建生,贾焕铎,王建华

(河南工业职业技术学院计算机工程系　河南　南阳　473009)

摘要:介绍了基于RS-485总线系统的常见故障与问题,分析了产生的原因并给出了提高RS-485总线系统可靠

性的方法。

关键词:RS-485总线;可靠性中图分类号:TP202　　文献标识码:A　　文章编号:167127880(2007)207253202

SystemReliabilityAnalysisontheRS-485Bus

Bixin2xi,CaoJian2Sheng,JiaHuan2duo,WangJian2HuaAbstract:ThepaperintroducesmalfunctionsandproblemsfrequentlyappearedbasedonRS2485bussys2tem,hasanalyzedthecauseofcomingintobeingandhasgivenoutthemethodraisingRS2485bussystemreli2abilitytogether.

KeyWords:RS2485bus;reliability　　RS-485标准最初由电子工业协会(EIA)于1983年制订并发布,后由TIA-通讯工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A,它是一种低成本、易操作的通信系统,但是由于其稳定性弱同时相互牵制性强,通常有一个节点出现故障会导致系统整体或局部的瘫痪,而且又难以判断。在使用RS-485总线时,如果简单地按常规方式设计电路,那么在实际工程中可能存在以下两个问题:一是通信数据收发不可靠;二是在多机通信方式下,一个节点的故障(如死机)往往会使得整个系统的通信框架崩溃,而且给故障的排查带来困难。针对上述问题,对RS-485总线接口的硬件设计采取了一些改进措施,大大提高了联网系统的可靠性和稳定性。

的输入阻抗有关.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,工作可靠性明显下降。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靠性。

2　总线匹配

2.1　输出电阻配置

1　RS-485网络配置

1.1　网络结构

RS-485支持半双工或全双工模式,网络拓扑一般

采用终端匹配的总线型结构,不支持环形或星形网络。

最好采用一条总线将各个节点串接起来,从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。1.2　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

在总线两端各接一只阻值等于电缆特性阻抗的电阻。这种匹配方法简单有效,但匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不太适合;另外一种匹配方式是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。2.2　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

收稿日期:2007209202

作者简介:毕新熙,女,河南天冠集团燃料乙醇有限公司,专业:计算机科学技术。

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第6卷　无锡职业技术学院学报

能量旁路到大地。

Ω上拉电阻。MCU进入接收状态,建议RO外接10k

2.3　内置失效保护电路

内置失效保护电路的RS485接收器(如MAX3080),

在无终端匹配电阻的网络发生两根总线均开路的故障时,接收器可以保证输出逻辑“1”。MAX3080接收器内部有一个上拉电阻可连接在A端和VCC之间,由于该上拉电阻比接收器输出电阻大10～20倍,因而对接收器的输入阻抗影响很小。2.4　引出线

RS-485总线上的每个收发器通过一段引出线接入总线,引出线过长时,由于信号在引出线中的反射,也会影响总线上的信号质量。减缓信号的前后沿斜率有利于降低对于总线匹配、引出线长度的要求,改善信号质量,同时,还使信号中的高频成分降低,减少电磁辐射。2.5　光电隔离

RS-485总线为并接式二线制接口,一旦有一个芯片出现问题就可能将总线“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

Ω的PTC电阻,同时与地之间各跨接5V各串接一只40

的TVS二极管,以消除线路浪涌干扰。2.6　瞬态保护

首先利用采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离,将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上,由于隔离层的高绝缘电阻,不会产生损害性的浪涌电流,起到保护接口的作用;其次采取旁路保护措施,利用瞬态抑制元件(如TVS、MOV、气体放电管等)将危害性的瞬态

3　地线与接地

3.1　若干扰源内阻不是非常小,可以考虑在接地线上加

限流电阻限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模

电压升高,但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。3.2　采用浮地技术,隔断接地环路。当共模干扰内阻很小时上述方法作用不大,此时可以考虑将引入干扰的节点浮置起来,这样就隔断了接地环路,不会形成很大的环路电流。3.3　采用隔离接口。有些情况下,出于安全或其他方面的考虑,电路地必须与机壳或大地相连,不能悬浮,这时可以采用隔离接口来隔断接地回路,但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。

4　结论

RS-485是一种比较坚固和可靠的通信方式,具有

高噪声抑制、宽共模范围、长传输距离、冲突保护等特性,尽管RS-485总线存在这样那样的问题,但由于它的线路设计简单、价格低廉、控制方便,因而得到了广泛的应用。而合理的网络布局、信号通道的连续性、周全的保护措施等,可以充分提高系统的可靠性与稳定性。

(责任编辑须劲松)

(上接第36页)等情况;建立快速有效的物流系统的一个

重要内容是如何解决好在货物的转运问题,所以,物流园区的选址应靠近货物转运枢纽;生产、商业企业是物流中心生存的基础,靠近市场缩短远距是配送中心布局的主要影响因素之一,故物流园区应紧临大型生产、商业企业。

3.产业集群发展的原则。生产型企业将物流分离出来,是为了降低成本,物流企业能够将物流成本降低,最主要的就是依靠集约化和规模效应,而单独某个企业的物流中心往往不能满足这个要求,所以,物流园区必须充分发挥产业集群的优势,集合多家企业的物流中心,通过配套、完善的物流服务,使园区内的企业实现产业集聚发展。产业集群发展也为区域物流自身创造了更广阔的物流需求空间,实现信息共享、资源共享。

产业集群发展还必须强调节约原则。现代物流强调的重点通过现代先进技术的运用,对现有物流资源加以整合利用,而不是过多地上新的项目。要正确理解“第三利润源泉”,应更多地从成本节约和物流的乘数效应(即投资的增加将会引起更大的乃至数倍的GDP的增加)的角度去理解“第三利润源泉”。事实上,物流产业是一个

本身利润低,但带动效应大的产业,如果过多增加新的物

流资源,不但会给社会带来更人的负担和浪费,也不利于微利物流企业的发展。

4.协调规划的原则。区域物流发展与区域内其它的经济建设既相互管理、相互促进,也相互制约。区域物流的发展规划应与区域的其它各项经济建设,同时应与区域的社会、文化、政治、教育等建设和发展相互协调,千万不可孤立进行。应强调组织物流的各部门及运输、保管、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理各环节的相互协调,必须加强信息交流。在时空上互相衔接。

参考文献:

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(责任编辑须劲松)

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