RS485通讯诡异故障

1万 · 2012-11-1 03:58

见图，通讯芯片是集成DC/DC的磁隔离ADM2587E，前后端的电源都是3.3V，一百台设备连在一起，接入PC主机时也是用ADM2587E做隔离的，总线两端各接一个120欧终端电阻，双绞屏蔽线，屏蔽层作为485信号地，在PC端单端接大地。故障现象很奇怪，几天或几个小时随机出现通讯完全中断，故障时总线AB之间电压由通讯空闲时的0V左右升到稳定的3.3V左右，一旦通讯中断故障不会自行恢复，现场工程师说把A、B分别短接一下信号地就能完全恢复正常。故障时，通过断开总线查找故障源，3.3V确实来自某台故障的设备，把这台设备的220V电源断开几秒再接通，3.3V电压消失，通讯恢复正常。每次出故障的设备不一定是同一台，似乎随机出现。
我认为故障原因如果不是单片机软硬件问题，就是通讯芯片问题，没有其他可能，单片机软件反复核查，没发现问题，如果是软件问题，为什么AB短接到信号地就能恢复正常？为什么断电之后再上电也能恢复正常？
设备在实验室单机连PC测试从未出现过类似故障。如果是通讯芯片问题，这个通讯芯片内置芯片级变压器，技术含量较高，应该没有假货，芯片批号一致，外观看着也不像翻新的，布线和生产严格按照芯片数据手册的规定进行，电容全部是陶瓷电容，抽查表明容量也够。实在不行，只有去现场蹲点等故障了，但是，如果等到了故障，不拆外壳测不到电路板，不断电拆不了外壳，而一断电，故障就没了，一百多台设备，不定哪台出问题，没法事先引出关键点的测试线，郁闷。
我第一次用这个ADM2587E，有谁用过，有没有出现类似问题？

只看该作者 · 2012-11-1 17:01

多半是软件问题，某一个设备单片机在通信过程中当机了

1万 · 2012-11-1 20:24

多半是软件问题，某一个设备单片机在通信过程中当机了
joyme 发表于 2012-11-1 17:01

出故障时单片机没有当机，因为此时扫描显示、刷卡、计时、自动控制、数据管理等其他所有功能都正常。另外，短接485线应该不会影响到单片机，可这竟能恢复正常。

只看该作者 · 2012-11-1 23:25

485的网络有没有问题呢？我看你应该是每个设备的485都有上拉和下拉吧，R21和R29?这个会不会有问题？貌似485只有主机需要上拉，从机不需要上拉，当通信挂了的时候有没有看看网络里面的信号？是否引起了反射啊？

只看该作者 · 2012-11-1 23:27

我觉得问题可能主要在485组网上，最后再去怀疑那个芯片的问题

只看该作者 · 2012-11-1 23:39

我用这款芯片做modbus，目前出了点问题，接收有丢包现象，不丢包的时候帧前边多个0X00，最后的CRC16丢了后一个字节，还没调通。
还有，感觉接收时，RS485电平够小的，我是5V供电。

4万 · 2012-11-1 23:43

从楼主的描述看，很可能是接口芯片发生了闩扣效应，特别是电源是已经隔离了的，短路总线有可能使隔离电源负载过重从而使芯片复位，可以先测试一下各节点的信号参考地对大地间的压差（要断开与总线屏蔽层的连接再测试）。
用屏蔽层当信号参考地在干扰很大的地方是容易出问题的，屏蔽层应该是保护地，用多芯屏蔽线中的一芯当作参考地互连线，这样的设计才更严谨。另外可以在AB线间加一个TVS来抑制过大的差模电压。

1万 · 2012-11-2 01:48

从楼主的描述看，很可能是接口芯片发生了闩扣效应，特别是电源是已经隔离了的，短路总线有可能使隔离电源负载过重从而使芯片复位，可以先测试一下各节点的信号参考地对大地间的压差（要断开与总线屏蔽层的连接再测试 ...
chunyang 发表于 2012-11-1 23:43

我也怀疑是这个问题，总线长度500米左右，主机轮询方式通讯，正常时通讯效果很好，现场设备的机械部分没有接地，设备装有变频器、接触器、电机等干扰源，万用表量机架对地电压有几十伏到近百伏，这个电压每台设备不一样，机架接地的问题很早就提出，但工程量大，客户迟迟不动。信号地的对地电压没测过，我想，既然经过了磁隔离，应该不会太大。AB线对地的TVS用的是单向的，能够把AB线间的电压钳位在稳压值加一个管压降，所以没有再为AB线加TVS。每台设备上为485设计了3进3出的并联端子，分别为A、B、信号地，布线时把电缆屏蔽层也截断作为信号地，原先屏蔽层没有接大地，出现问题以后单端接地但没有改善。485电缆预留有一对备用双绞线可以改作信号地，但如果改线，工程量也不小啊。实在没办法，也只好改了，希望有效果。

1万 · 2012-11-2 02:04

485的网络有没有问题呢？我看你应该是每个设备的485都有上拉和下拉吧，R21和R29?这个会不会有问题？貌似485只有主机需要上拉，从机不需要上拉，当通信挂了的时候有没有看看网络里面的信号？是否引起了反射啊？ ...
denvice 发表于 2012-11-1 23:25

这两个电阻是100K的，电流很小，用于防止通讯线开路时通讯芯片发乱码给单片机，单片机的接收部分是用中断做的，大量持续的乱码会消耗单片机的运行资源，单片机本身的运行负荷也不轻，不能让通讯的故障影响到完成主要功能。
通讯故障的时候总线AB间电压被强拉到直流3.3V，这还是在并联有两个120欧电阻的情况下，根本就不可能传输信号了，不是信号反射丢包的问题。

只看该作者 · 2012-11-5 00:14

本帖最后由 fp123123 于 2012-11-5 00:18 编辑

能不能在主机的AB之间接一个继电器，主机发现不能通讯超过一定时间后，把继电器接通自动短接一下，就恢复了吗？

1万 · 2012-11-8 10:38

能不能在主机的AB之间接一个继电器，主机发现不能通讯超过一定时间后，把继电器接通自动短接一下，就恢复了吗？
fp123123 发表于 2012-11-5 00:14

这是最后一招，用短路输出来复位毕竟不是好事。

只看该作者 · 2012-11-8 18:32

接一个继电器除了临时解决问题之外，还可以帮助分析故障。像你所说，不停电不能拆机，一停电故障又没了，不知道你准备怎么做？我建议先加这个继电器，然后在每台机的固件里记录最后一次485无响应的时间，主机也记下最后一次485无响应的时间，然后在AB线之间增加一个3.3V电压检测电路，不停地检查电压，如果485通讯故障发生的时间，和电压变成3.3V的时间相差比较大，可能就和485芯片没什么关系，根据这些数据，可以帮助分析故障