RS485总线通信故障原因及处理方法

不久前的一天，已合作多年的客户心急如焚地找到了我。

无故障运行多日的RS485总线突然无法通信，这条总线连接有1个主控，5个分控以及1个工控屏。

主控工作于MODBUS主模式，定时向分控以及工控屏通过MODBUS协议读写数据。

主控定时获取分控工作状态，将数值通过MODBUS的写操作16向工控屏写入数据进行显示。

同时通过读操作06读取用户在工控屏上输入的数值。

与此同时，当检测到开关等操作之后，通过MODBU写操作向分控发送命令，通知分控执行输出控制电磁阀，门锁等电器设备。

当RS485失效，分控无法正常控制电器设备，可能将正在玩游戏的顾客锁在房内，导致严重后果。

客户急忙联系到了我，我向客户了解到了以下情况：

屏幕与分控采用手拉手的连接方式；

连接在最远端的屏幕与主控之间的距离约为500m；

RS485通信采用了双绞屏蔽线；

可能存在强电和弱电的电缆混在一起走线的情况；

为了提高响应速度改善客户体验，RS485通信的波特率设置为19200bps；

将整个系统(包括主控、分控以及工控屏）断电再重新上电之后，故障消失，RS485恢复正常通信；

我的第一感觉是在这个系统中，RS485总线走线比较长；

可能因为终端没有接120欧姆的匹配电阻，导致通信信号发生了反射，破坏了信号完整性，使得通信发生了异常。

于是，立即将客户找到120欧姆的插件电阻，锁在了位于末端的屏幕的A+和B-之间；

运行了一个晚上，相安无事；第二天一大早，客户又找到了我，RS485通信又华丽丽的挂了。

 

作为有几十年工作经验的优秀的工程师，我再仔细分析了一下客户的系统；

这个故障有一个最明显的特征：运行一段时间之后才出故障；

我的脑海中闪过了一道亮光，立即与客户确认以下问题：

我：你们所用的屏蔽双绞线的屏蔽层有接地吗？

客户：没有接地！

我：两头没有任何一头有接地吗？

客户：没有！

我：你把屏蔽线的屏蔽层接地试一下。

客户：接大地，还是接主控的V-？

我：如果主控的V-有接大地的话，可以接V-，否则接大地；

几分钟之后，从客户那里传来了好消息；

客户：我把屏蔽层接大地之后，RS485通信立即恢复了。

至此，完满解决了客户的问题。

问题原因：

电网或者空间的电荷耦合到屏蔽线的屏蔽层，如果屏蔽层没有接地，则屏蔽层的电荷积累得越来越多，最终将电荷A+，B-线上的波形，导致通信异常。

测量屏蔽层对地电压，可以达到几十甚至上百V的电压。

因此，需要将屏蔽层接到大地，将耦合到的电荷泄放到大地，避免电荷在屏蔽层的积累。

另外，控制器的地V-也需要接入到大地中，目的在于泄放从电源或者是空间耦合的电荷，避免影响控制器的正常运行。，同时避免触电的危险。

 

审核编辑：刘清