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三板斧搞定工控一体机故障(三)——串口通信故障分析_联智通达
来源: | 作者:LANXUS | 发布时间: 2023-10-18 | 1720 次浏览 | 分享到:
串口通信是工业应用中最常见的通信手段,现场使用中常有各种故障,本文按照联智通达三板斧的分析方法解析各种故障的分析逻辑和处理方法。

联智通达三板斧:资源、逻辑、环境

工控一体机与传感器、控制器等连接主要依赖于串口,串口主要为RS232串口和RS485串口。

一体机在工业环境的使用过程中,经常会遇到的问题是通信故障,特别是RS485故障。

由于RS485是总线方式,连接设备较多,故障率更高;而RS232是点对点方式,一般故障很少,即使有故障,也更容易排查。

本文就通过联智通达三板斧思维方式来分析处理工控一体机RS485串口通信中的常见故障,其他串口故障可以参考。

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故障一:串口通信丢数据

资源:

RS485通信所用材质一定要符合规范,一般建议如下表:

上表中的数据翻译成容易理解的话语就是:

串口通信需要使用双绞线,线路越长,越需要使用更好的线;有干扰的场景,需要使用屏蔽双绞线(SFTP);有鼠害等破坏线路的可能性的场景,需要使用铠装双屏蔽线(ASTP,线路特别长的也尽量用这种线)。

RS485总线方式需要使用手拉手方式连接,绝对不要采用星型连接方式,手拉手方式如下图:

串口通信中,线路较长的情况,需要考虑匹配电阻(如上图),终端电阻一般单端使用即可(工控一体机端),具体需要在现场调试中根据实际情况决定。

逻辑:

RS485采用的是一主多从方式,即默认只有工控一体机处于发送状态,其他均为接收状态,只有某一个终端收到了属于自己的数据,才会发送数据,所以,任何终端的地址必须唯一,不能重复。

环境:

外部环境的干扰,也是影响串口通信的主要因素,所以,尽可能按照前面要求的使用标准线缆,特别是通信距离较远时,需要使用更好的线缆。

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故障二:部分终端无法通信

资源:

通信电缆必须按照手拉手方式连接,不要采用星型结构连接;

连接信号线,连接须结实可靠,务必注意不要留须;

调试时,由近至远逐个调试,当发现调试某一个终端时出现通信异常,就在此查一下该终端问题原因,排除终端自身问题后,保障电缆连接良好;

作为具有丰富现场经验的联智通达工程师,发现另一方面,可能由多个设备共同的干扰源导致整体受干扰,这也是项目实施中最难处理的问题,终端匹配电阻就是消除干扰的关键,终端电阻的作用就是消除信号反射和终端干扰信号。

逻辑:

RS485通信,务必保证所有终端地址唯一性,地址冲突会导致通信异常;

部分不能通信,说明线路连接逻辑正常,但线路有受到干扰,按照前文所述执行调试即可。

环境:

为了减少外部干扰,尽可能使用带屏蔽双绞线,穿管保护,或者使用铠装电缆,尽可能避免外部干扰。

使用单层屏蔽电缆时,工控一体机端地线和主机地线连接,终端侧不接地;

使用双层屏蔽电缆(含铠装电缆)时,内层地线两端接地,外层只有工控一体机端接地。

屏蔽双绞线有很多种类,下图是其中两种,仅供参考。

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故障三:完全无法通信

资源:

首先,检查工控一体机和终端的RS485接口是否正常,可以连接笔记本,用串口调试工具测试;

其次,使用万用表测量RS485数据线之间的电压差,交流压差在2.5V左右为正常,低于2.0V则说明信号弱或者存在断线情况。

逻辑:

RS485通信成功的基础条件是:设备正常,一主多从,数据线一一对接(A-A,B-B),电缆符合标准,电缆长度在规定范围内。

可以由近及远逐个终端进行调试,一旦发现异常了,针对该终端进行检查。

环境:

环境干扰是RS485通信常见的故障原因,所以,使用更好的线缆会省事很多,另外,电缆需要做一定的保护,比如:穿管、使用带屏蔽电缆和铠装电缆等。

本文是工控一体机系列故障处理文章的第三篇,后续会继续针对各种具体问题进行分析,联智通达结合多年的工业产品经验,将具体问题的分析处理思路分享给大家,关注我们,可以随时了解工控一体机相关产品知识以及故障处理的经验分享。

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