RS-485 抗雜戰記

忽然想起了天空戰記這部卡通，這篇標題就這樣下吧。

SerialPort 通訊埠或是稱為 COM Port 都可以，一般來說 RS-232 同時只能對一個設備通訊，而 RS-485 則可以對多個設備通訊，使用 Modbus RTU 個協定下，最多可對 247 個設備通訊 (1 ~ 247) ，在訊號衰減下，上限是 32 個設備，但是可以透過中繼器或集線器來強化訊號，使其可以同時對多個設備通訊。

RS-485 多數運用在工業環境，我自己用來讀取過氣象水文資訊，例如風速、風向、日照、溫度、… 等，用電、發電資訊，例如電壓、電流、功率、累積電量、… 等，輸出即時訊號，例如七段顯示器等。

考慮到沒接觸過的網友總要說點前提。

 

話說最近一個月都做些大電力的案子，485 訊號是用電壓差來識別的，一般工作電壓在 200 mV ~ 12 V 之間，大部分情況是低於 5 V ，屬於弱電系統，很容易受到環境干擾。而碰上這些大電下，情況就非常慘了，傳回來的內容多半含有雜訊，造成 CRC 錯誤，將內容判定為錯誤。當然，這種情況下老闆不滿意，所以必須想辦法改善。

依照大電相關設備原廠說明的要求，該設備應該接上訊號雙絞線、485GND (common)、銅網接地，該設備內部接點有這四個接點，且訊號線必須使用環狀接線，不能使用星狀接線。因此首先上網找尋相關資料，為了確保盡量降低干擾，選擇了具有雙絞、鋁箔遮蔽、銅網隔離的 SFTP，到現場把所有既有線材全部更換，再進行訊號擷取。

而經過在現場耐心的逐步檢測，發現是 MOXA 一個我們常用的 Master 端訊號轉換器跟設備衝突… MOXA 是很多人都在使用的工業產品，檢測的過程中完完全全沒想到它會跟設備打架，而是因為拿 NB 測都沒問題，但是把訊號線接回案場的工業電腦就會有雜訊… 最後忍不住把 NB 的設備拿去接工業電腦：

U485 – USB 轉 485

這樣就正常能讀了我也很驚訝，當然前提也包含了換隔離線，因為換隔離線之前，NB 完全讀不到訊號。

MOXA 使用的設備是有主動電壓的訊號轉換器，USB 裝置則沒有，不確定是否該設備對有主動電壓 485 Master 不相容。而 USB 裝置容易因為線動到後，導致被判斷 USB 裝置移出，若正好通訊中的話，整台電腦會掛，不是只是死一隻程式而已，因此從泓格找了一顆 485 集線器，打算噪訊多的大電力裝置接一起，沒噪訊的裝置接一起，而透過這個 485 集線器後，發生 CRC 錯誤的機率降到千分之二以下，正打算收工回家的時候，發現這顆 485 集線器跟自產的類比訊號轉換器打架了，CRC 錯誤的機率達到 50% …

除了大電力設備外，一般小設備公司內都有可以測試，因此回去測半天，公司內測用 300 ms 間距去測雖然會掉資料，但是成功率應該是有 90% 以上，只好改換研華的類比轉換器去更換，更換後 CRC 錯誤機率就降到千分之一以下。

測試過程中有試了泓格的可調式終端電阻及升位電阻，在 485 通訊規範中有要求要裝終端電阻，到電子材料行買，一條電阻才 3 元以內，但我過去一直不知道這條電阻要幹嘛，這次量了以後大概知道是這樣，主動式 485 訊號電壓約在 4 ~ 5 V 間，用不同的阻值的電阻將會將訊號電壓降到不同的範圍，一般建議的 120 歐姆會將訊號電壓降到 200 mV 上下，若是使用無主動電壓的 Master 設備，就不需要再使用終端電阻了。

由於不確定是否自產的類比轉換器與 485 集線器衝突，所以其他大電案場依法仿效的時候，都沒直接先換掉，而是經過測試後才更換。

某個案場由於原先訊號線就用另一種隔離線，一開始沒打算換掉，但是在測量訊號工作電壓時，居然發現一個神奇的怪事，拿電錶量直流電壓，一開始開 20 V 居然不夠用，一路轉大看著直流電壓跳到 812 V 以後破表，立刻決定換線，換設備，換好後原先訊號線架設人員還問為啥要換線，我原先的隔離線換掉還沒從管道抽出來，但另一頭已經是斷路空腳了，以這條線為例測給他看，沒想到斷路的情況下，直流電壓仍然能從小跳到大，最後跳到破表，換成訊號線架設人員的電錶，相同的詭異情形一樣發生，最後只能猜測大電設備干擾到電表內量測的線圈，導致電壓亂跳…

 

寫程式存取 SerialPort 並不困難，困難的是在現場常碰到一些辦公室碰不到的詭異情形，例如大電力造成的噪訊干擾，這種看不見摸不著的東西就只能靠網路上搜尋來的經驗來解決了… 別人分享了他的經驗，我也分享我的經驗…

會有干擾的環境下，隔離線材要慎選，此外也要考慮設備可能發生衝突的問題，說實話去年一整年還沒碰過設備衝突的情形，實在搞不懂為啥這個設備會打架… 我有點懷疑是訊號的工作電壓問題，不過案場不能讓我這樣慢慢玩，所以只能暫時就這樣將就的把問題大概解決，卻沒有詳細深入探討的方式了。