1、概述 

衡器使用中經(jīng)常需要與計(jì)算機(jī)、PLC和DCS系統(tǒng)通訊，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)管理等需求。衡器儀表的通訊也是經(jīng)常出故障的環(huán)節(jié)。本文就衡器儀表通訊中常用的RS232和RS485穿行接口的通訊故障現(xiàn)象、原因及排除方法做了一些介紹。
2、通訊總線與通訊協(xié)議 

按通訊接口的電氣特性，可分為RS232和RS485。 

稱重儀表的RS232接口通常是簡(jiǎn)化的版本，僅使用發(fā)送TxD，接受TxD兩根數(shù)據(jù)線和地線GND。RS232采用不平衡傳輸方式，信號(hào)線對(duì)地-3V到-15V表示邏輯1，+3V到+18V表示邏輯0.不平衡傳輸方式的干擾抑制能力較差，容易受到共地噪聲和外部干擾的影響，一般用于低速、短距離的通訊，通訊距離15米。 

RS485采用兩線平衡傳輸方式,一般稱同相端為A,反相端為B。發(fā)送端當(dāng)數(shù)據(jù)為1時(shí)，A電平相對(duì)B電平為+2V~+6V，為0時(shí)，A電平相對(duì)B電平為-2V~-6V；在接收端當(dāng)A電平比B電平高于200mV時(shí)，輸出為1，當(dāng)A電平比B電平低于200mV時(shí)，則輸出0；信號(hào)線的共模電壓范圍為-7V~+12V。RS485總線抗共模干擾能力較強(qiáng)，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kbps的傳輸速率下，可以達(dá)到1200m通訊距離，如果需傳輸更長(zhǎng)距離，需要加485中繼器。RS485總線一般最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個(gè)或是更多的節(jié)點(diǎn)。RS485一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不要用環(huán)形或是星形網(wǎng)絡(luò)。在傳輸率較高，且通訊距離較長(zhǎng)時(shí)需要加終端電阻，防止反射造成誤碼。因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100Ω~120Ω之間，故終端電阻一般取120Ω。 

稱重儀表通訊接口一般采用異步串行方式，有4個(gè)重要參數(shù)必須雙方一致：波特率、數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)、停止位個(gè)數(shù)和奇偶效驗(yàn)。數(shù)據(jù)位一般為7位或8位，停止位有1位、1.5位或2位，奇偶效驗(yàn)有無效驗(yàn)、偶效驗(yàn)、奇效驗(yàn)或效驗(yàn)位置1、置0等幾種方式。通訊接口的傳輸率一般有300pbs、600bps、1200pbs直到Mbps。 

通訊協(xié)議就像通訊雙方交流的語言,必須雙方一致才能正確交流。許多稱重儀表都有自己的通訊協(xié)議，所以必須按儀表生產(chǎn)廠規(guī)定的協(xié)議格式才能進(jìn)行通訊。為了保證數(shù)據(jù)傳輸正確，許多數(shù)據(jù)采取了效驗(yàn)和，效驗(yàn)和的計(jì)算方法和表示方法也各不相同，上位機(jī)通訊軟件編程時(shí)需仔細(xì)推敲。 

Modbus協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，采用Modbus協(xié)議的儀表，只要知道數(shù)據(jù)的地址即可讀取，可方便地與PLC或組態(tài)軟件通訊，組建自動(dòng)化控制系統(tǒng)。串口通訊的Modbus協(xié)議分RTU模式和ASCⅡ模式。RTU是必備的模式，傳輸效率較高；ASCⅡ時(shí)可選的模式。使用組態(tài)軟件編程時(shí)要注意，許多組態(tài)軟件按照一些PLC廠家的習(xí)慣，將Modbus功能碼與變量地址結(jié)合起來作為變量地址，列如西門子和莫迪康系列用0dddd表示輸入線圈，1dddd表示輸入位寄存器，3dddd表示輸入寄存器，4dddd表示保持寄存器，dddd表示地址范圍按系統(tǒng)不同為1~9999或1~65535，讀寫時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)選用相應(yīng)的功能碼。中航電測(cè)和上海耀華的C602、C606+等系列儀表的說明書則按GB/T19582.1的方式定義變量的地址，變量地址從0開始計(jì)算，因此使用組態(tài)軟件時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。比如讀C602儀表整數(shù)表示的凈重，按C602說明書為輸入寄存器0和保持寄存器0，按西門子或莫迪康系列則為30001和40001。另外變量的長(zhǎng)度等也要特別注意。C602的數(shù)據(jù)是按高位字節(jié)、次高位、次低位、最低位字節(jié)排列。 

3、通訊故障常見原因 

儀表通訊的調(diào)試時(shí)比較麻煩的事情，許多因素會(huì)影響正常的通訊功能。下面按安裝調(diào)試和使用的不同的階段分析可能的故障原因，為排除通訊故障提供一些思路。

3.1在系統(tǒng)安裝與調(diào)試階段容易出現(xiàn)的故障原因有: 3.1.1接線錯(cuò)誤 

比如RS232通訊中,儀表的TxD要與上位機(jī)的RxD連接，儀表的TxD要與上位機(jī)的RxD連接，儀表的GND與上位機(jī)的GND連接。常見的現(xiàn)象是一端RxD和TxD接反。 

RS485總線經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象是A、B兩線接反。需要注意的是，有的廠家A、B的定義與通常的習(xí)慣不一致。比如HBM公司的AD104等數(shù)字模塊就是A為反端，B為同相端，與一般的習(xí)慣相反。有的儀表如耀華的C602等RS485采用四線制總線，如果要接兩線制RS485總線，要將儀表的T+與R+，T-與R-端子分別短接，再與A、B連接。雖然RS485采用兩線平衡的方式傳輸，理論上不需要連接地線，但是如果共模電壓超出了規(guī)定的-7V~+12V范圍輕則會(huì)干擾通訊，重則會(huì)損壞接口器件。我們?cè)?jīng)實(shí)測(cè)連接一臺(tái)使用開關(guān)的儀表的接地線與一臺(tái)計(jì)算機(jī)接地線之間連線的電流，在接通儀表電源的瞬間嗎，流過連接線電流的最大峰值會(huì)達(dá)到數(shù)安培。如果儀表與計(jì)算機(jī)通訊接口接地線沒有連接，這個(gè)電流將流過接口信號(hào)線，極可能會(huì)損壞器件。 

3.1.2通訊協(xié)議不一致 

如前所述，如果雙方的通訊協(xié)議不一致，是無法進(jìn)行有效的通訊的，在大多數(shù)情況下，哪怕是錯(cuò)一個(gè)空格符都能造成通訊故障。有時(shí)一些與協(xié)議有關(guān)的隱性問題也會(huì)影響通訊。曾遇到一個(gè)系統(tǒng)的通訊故障的原因是由于某型號(hào)的PLC在發(fā)出查詢命令后沒有及時(shí)釋放RS485總線，而儀表響應(yīng)時(shí)間太短，造成總線沖突、通訊失敗。后來修改了儀表通訊程序，延遲響應(yīng)PLC的指令才正常通訊。 

3.1.3連接方式不合適 

RS485要采用總線連接方式，即用一根雙絞線連接所有的設(shè)備。特別是當(dāng)波特率較高、設(shè)備分散的情況，采用星型連接將使通訊非常不穩(wěn)定，這是如果必須用星型連接的話，要通過RS485集線器連接。