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称重仪表通讯故障的诊断与排除

来源:http://www.ligentcn.com/news/1131.html发布时间:2018-09-21

称重仪表通讯故障的诊断与排除

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衡器使用中经常需要与计算机、PLC和DCS系统通讯,以实现自动控制、计算机管理等需求。衡器仪表的通讯也是经常出故障的环节。本文就衡器仪表通讯中常用的RS232和RS485穿行接口的通讯故障现象、原因及排除方法做了一些介绍。

2、通讯总线与通讯协议

按通讯接口的电气特性,可分为RS232和RS485。

的RS232接口通常是简化的版本,仅使用发送TxD,接受TxD两根数据线和地线GND。RS232采用不平衡传输方式,信号线对地-3V到-15V表示逻辑1,+3V到+18V表示逻辑0.不平衡传输方式的干扰抑制能力较差,容易受到共地噪声和外部干扰的影响,一般用于低速、短距离的通讯,通讯距离15米。

RS485采用两线平衡传输方式,一般称同相端为A,反相端为B。发送端当数据为1时,A电平相对B电平为+2V~+6V,为0时,A电平相对B电平为-2V~-6V;在接收端当A电平比B电平高于200mV时,输出为1,当A电平比B电平低于200mV时,则输出0;信号线的共模电压范围为-7V~+12V。RS485总线抗共模干扰能力较强,最大传输速率为10Mbps,传输速率与传输距离成反比,在100Kbps的传输速率下,可以达到1200m通讯距离,如果需传输更长距离,需要加485中继器。RS485总线一般最大支持32个节点,如果使用特制的485芯片,可以达到128个或是更多的节点。RS485一般采用终端匹配的总线型结构,不要用环形或是星形网络。在传输率较高,且通讯距离较长时需要加终端电阻,防止反射造成误码。因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100 ~120 之间,故终端电阻一般取120 。

通讯接口一般采用异步串行方式,有4个重要参数必须双方一致:波特率、数据位个数、停止位个数和奇偶效验。数据位一般为7位或8位,停止位有1位、1.5位或2位,奇偶效验有无效验、偶效验、奇效验或效验位置1、置0等几种方式。通讯接口的传输率一般有300pbs、600bps、1200pbs直到Mbps。

通讯协议就像通讯双方交流的语言,必须双方一致才能正确交流。许多称重仪表都有自己的通讯协议,所以必须按仪表生产厂规定的协议格式才能进行通讯。为了保证数据传输正确,许多数据采取了效验和,效验和的计算方法和表示方法也各不相同,上位机通讯软件编程时需仔细推敲。

称重仪表

Modbus协议是标准的通讯协议,采用Modbus协议的仪表,只要知道数据的地址即可读取,可方便地与PLC或组态软件通讯,组建自动化控制系统。串口通讯的Modbus协议分RTU模式和ASCⅡ模式。RTU是必备的模式,传输效率较高;ASCⅡ时可选的模式。使用组态软件编程时要注意,许多组态软件按照一些PLC厂家的习惯,将Modbus功能码与变量地址结合起来作为变量地址,列如西门子和莫迪康系列用0dddd表示输入线圈,1dddd表示输入位寄存器,3dddd表示输入寄存器,4dddd表示保持寄存器,dddd表示地址范围按系统不同为1~9999或1~65535,读写时系统自动选用相应的功能码。中航电测和上海耀华的C602、C606+等系列仪表的说明书则按GB/T19582.1的方式定义变量的地址,变量地址从0开始计算,因此使用组态软件时要进行相应的转换。比如读C602仪表整数表示的净重,按C602说明书为输入寄存器0和保持寄存器0,按西门子或莫迪康系列则为30001和40001。另外变量的长度等也要特别注意。C602的数据是按高位字节、次高位、次低位、最低位字节排列。

3、通讯故障常见原因

仪表通讯的调试时比较麻烦的事情,许多因素会影响正常的通讯功能。下面按安装调试和使用的不同的阶段分析可能的故障原因,为排除通讯故障提供一些思路。

3.1在系统安装与调试阶段容易出现的故障原因有: 3.1.1接线错误

比如RS232通讯中,仪表的TxD要与上位机的RxD连接,仪表的TxD要与上位机的RxD连接,仪表的GND与上位机的GND连接。常见的现象是一端RxD和TxD接反。

RS485总线经常出现的现象是A、B两线接反。需要注意的是,有的厂家A、B的定义与通常的习惯不一致。比如HBM公司的AD104等数字模块就是A为反端,B为同相端,与一般的习惯相反。有的仪表如耀华的C602等RS485采用四线制总线,如果要接两线制RS485总线,要将仪表的T+与R+,T-与R-端子分别短接,再与A、B连接。虽然RS485采用两线平衡的方式传输,理论上不需要连接地线,但是如果共模电压超出了规定的-7V~+12V范围轻则会干扰通讯,重则会损坏接口器件。我们曾经实测连接一台使用开关的仪表的接地线与一台计算机接地线之间连线的电流,在接通仪表电源的瞬间吗,流过连接线电流的最大峰值会达到数安培。如果仪表与计算机通讯接口接地线没有连接,这个电流将流过接口信号线,极可能会损坏器件。

3.1.2通讯协议不一致

如前所述,如果双方的通讯协议不一致,是无法进行有效的通讯的,在大多数情况下,哪怕是错一个空格符都能造成通讯故障。有时一些与协议有关的隐性问题也会影响通讯。曾遇到一个系统的通讯故障的原因是由于某型号的PLC在发出查询命令后没有及时释放RS485总线,而仪表响应时间太短,造成总线冲突、通讯失败。后来修改了仪表通讯程序,延迟响应PLC的指令才正常通讯。

3.1.3连接方式不合适

RS485要采用总线连接方式,即用一根双绞线连接所有的设备。特别是当波特率较高、设备分散的情况,采用星型连接将使通讯非常不稳定,这是如果必须用星型连接的话,要通过RS485集线器连接。

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