RS485的最大連接設備數

　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

四、485總線中485節點要盡量減少與主干之間的距離，一般建議485總線采用手牽手的總線拓撲結構。星型結構會產生反射信號，影響485通信質量。如果在施工過程中必須要求485節點離485總線主干的距離超過一定距離，建議使用485中繼器進行信號延長處理。網絡節點數與所選RS-485芯片驅動能力和接收器的輸入阻抗有關，實際使用時，因線纜長度、線徑、網絡分布、傳輸速率不同，實際節點數均達不到理論值。工作可靠性明顯下降。通常推薦節點數按RS-485芯片最大值的70%選取，傳輸速率在1200～9600b/s之間選取。通信距離1km以內，從通信效率、節點數、通信距離等綜合考慮選用4800b/s最佳。通信距離1km以上時，應考慮通過增加中繼模塊或降低速率的方法提高數據傳輸可靠性。節點與主干距離，理論上講，RS-485節點與主干之間距離（T頭，也稱引出線）越短越好。T頭小于10m的節點采用T型，連接對網絡匹配并無太大影響，可放心使用，但對于節點間距非常小（小于1m，如LED模塊組合屏）應采用星型連接，若采用T型或串珠型連接就不能正常工作。RS-485是一種半雙工結構通信總線，大多用于一對多點的通信系統，因此主機（PC）應置于一端，不要置于中間而形成主干的T型分布。

五、影響485總線的負載能力的因素：通訊距離，線材的品質，波特率，轉換器供電能力，485設備的防雷保護，485芯片的選擇。如果485總線上的485設備比較多的話，建議使用帶有電源的485轉換器，無源型的485轉換器由于時從串口竊電，供電能力不是很足，負載能力不夠。選用好的線材，如有可能使用盡可能低的波特率，選擇高負載能力的485芯片，都可以提高485總線的負載能力。485設備的防雷保護中的防雷管會吸收電壓，導致485總線負載能力降低，去掉防雷保護可以提高485總線負載能力。如果在現場施工中，相關的因素不能改變，建議使用485中繼器或者485集線器來提供485總線的負載能力

六、提高RS-485通信效率，RS-485通常應用于一對多點的主從應答式通信系統中，相對于RS-232等全雙工總線效率低了許多，因此選用合適的通信協議及控制方式非常重要。總線穩態控制（握手信號）大多數使用者選擇在數據發送前1ms將收發控制端TC置成高電平，使總線進入穩定的發送狀態后才發送數據；數據發送完畢再延遲1ms后置TC端成低電平，使可靠發送完畢后才轉入接收狀態。據筆者使用TC端的延時有4個機器周期已滿足要求；為保證數據傳輸質量，對每個字節進行校驗的同時，應盡量減少特征字和校驗字，慣用的數據包格式由引導碼、長度碼、地址碼、命令碼、數據、校驗碼、尾碼組成，每個數據包長度達20～30字節。在RS-485系統中這樣的協議不太簡練。推薦用戶使用MODBUS協議，該協議已廣泛應用于水利、水文、電力等行業設備及系統的國際標準中。

七、RS-485系統的故障處理方法

RS-485是一種低成本、易操作的通信系統，但是穩定性弱同時相互牽制性強，通常有一個節點出現故障會導致系統整體或局部的癱瘓，而且又難以判斷。故向讀者介紹一些維護RS-485的常用方法。

1、若出現系統完全癱瘓，大多因為某節點芯片的VA、VB對電源擊穿，使用萬用表測VA、VB間差模電壓為零，而對地的共模電壓大于3V，此時可通過測共模電壓大小來排查，共模電壓越大說明離故障點越近，反之越遠；

2、總線連續幾個節點不能正常工作。一般是由其中的一個節點故障導致的。一個節點故障會導致鄰近的2～3個節點（一般為后續）無法通信，因此將其逐一與總線脫離，如某節點脫離后總線能恢復正常，說明該節點故障；

3、集中供電的RS-485系統在上電時常常出現部分節點不正常，但每次又不完全一樣。這是由于對RS-485的收發控制端TC設計不合理，造成微系統上電時節點收發狀態混亂從而導致總線堵塞。改進的方法是將各微系統加裝電源開關然后分別上電，或者采用電源隔離做法。

4、系統基本正常但偶爾會出現通信失敗。一般是由于網絡施工不合理導致系統可靠性處于臨界狀態，最好改變走線或增加中繼模塊。應急方法之一是將出現失敗的節點更換成性能更優異的芯片。或者增加485中繼器使用。

5、因分散式控制系統故障導致TC端處于長發狀態而將總線拉死一片。提醒讀者不要忘記對TC端的檢查。盡管RS-485規定差模電壓大于200mV即能正常工作。但實際測量：一個運行良好的系統其差模電壓一般在1.2V左右（因網絡分布、速率的差異有可能使差模電壓在0.8～1.5V范圍內）。