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1、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。-、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120Q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
2、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IOkQ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
3、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RS485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4-10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Tl的75LBCI84等防雷击芯片，对节点数要求较多的可选用SIPEX的SP485Ro二、RS-485Pq络配置1、网络节点数网络节点数与所选RS485芯片驱动能力和接
4、收器的输入阻抗有关，如75LBCI84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分布内的RS-485网络上节点数超过50或速率大于9.6kbs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1200-9600bs之间选取。通信距离Ikm以内，从通信效率、节点数、通信距离等综合考虑选用4800bs最佳。通信距离Ikm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、节点与主干距离理论上讲，RS-485节点与主干之
5、间距离（T头，也称引出线）越短越好。T头小于IOmo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。三、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ImS将收发控制端TC置成高电平，
6、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ImS后置TC端成低电平，使可靠发送完毕后才转入接收状态。使用TC端的延时有4个机器周期己满足要求。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，该协议己广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中。四、RS-485接口电路的电源、接地由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
7、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0.75平方毫米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220-1000的电解电容；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470-1000的电解电容和104pF独石电容并反接1N4007二极管：4、输入电压以8-1OV为佳，最大允许范围为6.5-24V。可选用Tl的PT5100替代LM7805,以实现9-38V的超宽电
8、压输入。五、光电隔离在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于-7V时，接收器就再也无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离；通过光S将信号隔离，彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为：1、用光藕、带隔离的DC-DC、RS-485芯片构筑电路；2、使用二次集成芯片，如PS1480、MAXI480等。六、RS-485系统的常见故障及处理方
9、法RS-485是一种低成本、易操作的通信系统，但是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。故向读者介绍一些维护RS-485的常用方法。1、若出现系统完全瘫痪，大多因为某节点芯片的VA、VB对电源击穿，使用万用表测VA、VB间差模电压为零，而对地的共模电压大于3V,此时可通过测共模电压大小来排查，共模电压越大说明离故障点越近，反之越远；2、总线连续几个节点不能正常工作。一般是由其中的一个节点故障导致的。一个节点故障会导致邻近的2-3个节点（一般为后续）无法通信，因此将其逐一与总线脱离，如某节点脱离后总线能恢复正常，说明该节点故障；3、集中供电的
10、RS-485系统在上电时常常出现部分节点不正常，但每次又不完全一样。这是由于对RS-485的收发控制端TC设计不合理，造成微系统上电时节点收发状态棍乱从而导致总线堵塞。改进的方法是将各微系统加装电源开关然后分别上电；4、系统基本正常但偶尔会出现通信失败。一般是由于网络施工不合理导致系统可靠性处于临界状态，最好改变走线或增加中继模块。应急方法之一是将出现失败的节点更换成性能更优异的芯片5、因MCU故障导致TC端处于长发状态而将总线拉死一片。提醒读者不要忘记对TC端的检查。尽管RS-485规定差模电压大于20OmV即能正常工作。但实际测量：一个运行良好的系统其差模电压一般在1.2V左右（因网络分布
11、、速率的差异有可能使差模电压在0.8-1.5V范围内。综合录井仪RS-485总线接口系统常见故障及排除方法【摘要】目前国内外主流综合录井仪主要采用的是RS485总线接口系统，但是在长期持续的现场录井工作中，这类数据接口系统也会经常出现许多故障。在硬件方面主要是485工作站号采集不到绞车、泵冲信号以及部分接口箱的信号；软件方面则主要是串口设置、“CHANNEL”各参数通道设置、绞车参数设置、传输参数设置、新模拟量模块、脉冲量模块设置等出错。本文通过分析RS-485总线接口系统基本原理，针对常见的故障提出了一些可行性的排除方法。【关键词】RS-485总线；常见故障；排除方法；录井目前国内外主流综合
12、录井仪主要采用的是RS-485总线接口系统，但是在长期持续的现场录井工作中，这类数据接口系统也会经常出现许多故障。本文在了解RS-485总线接口系统的原理的基础上，通过分析RS-485总线接口系统的常见故障产生的原因，旨在提出一套科学合理的解除故障的方法，对现场录井施工起到一定的参考作用。一、RS-485总线接口系统基本结构RS-485总线接口系统主要包括：一个室内单元和四个室外接口箱。室内单元内封装一个模拟量模块（ID5）和一个RS485转RS232模块，采集H2S5、CO2等模拟量信号，并且留有多个未定义扩展口。实现RS485信号转换为RS232信号，并传给采集计算机。四个室外接口箱分别是
13、：钻台、泥浆出口、泥浆入口、扩展接口箱。钻台接口箱。钻台接口箱内封装两个总线模块，箱体安装在钻台附近，分别是模拟量模块（ID2）和脉冲量模块（ID6）,分别采集悬重、套压、立压、扭矩、顶驱扭矩、顶驱转速、H2S1、H2S2等模拟量参数，以及绞车、转速、泵冲1、泵冲2等脉冲量参数。箱体内还装有脉冲信号调理模块，对脉冲量进行处理。扩展箱。扩展箱可以作为钻台箱的扩展或备用，也封装了两个总线模块，分别是模拟量模块（ID4）和脉冲量模块（ID7）。出口箱。出口箱内封装一个模拟量模块（ID1）。入口箱。入口箱内封装了一个模拟量模块（ID3）,该总线接口系统通过7个RS-485模块完成40路模拟信号和14路
14、脉冲信号的采集。RS-485总线接口系统包括硬件系统和软件系统两部分，硬件系统完成井场所有工程信号调理、采集以及向RS-485总线信号的转换；软件系统运行在485工作站上，完成来自RS-485模块的工程数据标定、显示、存储、传输、后台回放等工作。二、RS-485总线接口系统常见故障及排除针对RS-485总线接口系统容易产生的常见故障，本次研究在分析传感器数据处理流程的基础上，提出了一套科学、合理、系统的排除故障方法。1 .RS-485工作站采集不到绞车、泵冲信号排除办法针对485工作站采集不到绞车、泵冲信号的问题，说明脉冲量模块以上环节,包括：总线、室内单元中的485转232模块及串口线均正常
15、；问题出在脉冲量模块以下环节，包括：绞车传感器、绞车电缆、接线板、安全栅、绞车板、脉冲量模块。判断故障原因时，可以跨过绞车电缆、接线板、安全栅几个环节，直接接在绞车板测试。绞车传感器通电后，可以用万用表测试出绞车传感器性能的好坏。脉冲量模块在正常通讯时，指示灯是闪烁的，可以通过更换绞车信号通道来测试。泵冲信号采集不到也可用此办法解决。2 .RS-485工作站采集不到接口箱的信号排除办法如果RS-485工作站采集不到所有室外接口箱的信号，故障原因通常在总线上，检查一下485总线信号A、信号B是否接反，检查一下总线电缆是否有破损地方。同理，如果485工作站采集不到部分接口箱的信号，故障通常发生在故
16、障接口箱之间总线上。3 .RS-485工作站软件设置出错排除办法RS-485工作站软件设置出错时应该根据不同的模块规范操作流程，仔细检查出错的步骤。采集串口设置出错，原因一般是各应用模块前没有选中对应的名称。CHANNEL”各参数通道设置出错。根据选中的RS-485采集模块，下表列出了相应的通道配置情况。双击传感器通道，可配置相应的参数。如果该通道不接收任何参数，则应选择相应参数为NULL,禁止发生一个参数出现在多个通道的现象。绞车参数设置。本系统采用脉冲量完成对大钩高度的采集，需要收集绞车滚筒的各种参数，将实际数据输入软件并重新对参数进行赋值。传输参数设置。点击“ZH-2SETUP”后需要在
17、参数库中选取出所需要的参数。新模拟量模块、脉冲量模块设置。进行新模块软件设置，首先RS-485室内单元断电，在模块侧面有状态拨码，分别为Init和Normal,把模块状态拨到相应状态进行依次修改。三、结论（1）在现场录井工作中，RS-485总线接口系统使用时通常出现的故障主要包括：硬件方面的485工作站号采集不到绞车、泵冲信号以及部分接口箱的信号和软件方面的串口设置、“CHANNEL”各参数通道设置、绞车参数设置、传输参数设置、新模拟量模块、脉冲量模块设置等出错。（2）用万用表测试出绞车、泵冲传感器性能可以排除工作站信号采集不全的故障；如果采集不到部分接口箱的信号时先检查485总线信号A、信号B是否接反，再检查一下总线电缆是否有破损地方；软件方面的问题要仔细排查，安装规范步骤进行参数设置。【参考文献】川周发举.RS-485总线技术在录井仪数据采集中的应用.中国石油和化工标准与质量，2011,31(2)：27-28
