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Smart solutions for comfort and safety

Fehlersuche in Seriellen S-Bus RS485 Netzen


Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 2


Ralf Petry I Okt 2005

Realität bei der Inbetriebnahme von Netzwerken

Der Elektriker meldet, dass der Bus komplett verdrahtet ist.

Die Busleitung ist getrennt von Starkstromleitungen verlegt.

Es sind keine Kabeldreher oder Unterbrechungen vorhanden.

Die Abschlusswiederstände an den Endpunkten sind gesetzt.

Die Kommunikation wird eingeschaltet in der Hoffnung, dass es auf Anhieb funktioniert.

Die Kommunikation läuft sofort und wird nicht in Frage gestellt

Die Kommunikation läuft nicht:




Qualität des Netzwerkes

Wie zuverlässig ist die Kommunikation ?

Wie viele Schritte trennen uns noch vom Abgrund ??




Topologie von RS 485 S-BUS Netzwerken

Abzweigungen und Baumstrukturen sind über Konverter an zu koppeln.




RS 485 Segmente Abschliessen

Jedes Segment ist am Anfang und Ende mit Abschlusswiderständen zu versehen.

+5 V

PCD2.M..

Pull up330 Ohm

Abschlusswiderstand150 Ohm

Pull down330 Ohm

37

36

PCD2.M.. PCD2.M..

+5 V

PCD2.M..

/RX - /TX

RX - TX

Segmentlänge max. 1200 m

max. 32 Stationen

Bus RS485

37 3736 36

37

36

Anfangsstation Zwischenstationen Endstation




Kabelspezifikation S-Bus RS 485

Bus-Leitung:2-adrig verdrillt, abgeschirmt, min. 2*0,5 mm²Länge max. 1200 m pro Segment

Anzahl Stationen:Max. 32 pro Segment, total max. 255

Anzahl Segmente:Max. 8 Segmente, via PCD7.T100 Repeater miteinander verbunden.




Schirmkonzept

Den Schirm durchkontaktieren

In Schaltschrank auf kürzestem Wege, grossflächig geerdet

Keine Verbindung zur S-Bus - Signalmasse (SGND)

Auf guten Potentialausgleich zwischen den Erdungspunkten achten

Abschluss-widerstand gesetzt Abschluss-

widerstand gesetzt




Vorbildliche Inbetriebnahme

Überprüfen dass an beiden Enden eines jeden Segmentes die Abschlusswiederstände gesetzt sind.

Überprüfen dass der Schirm durchkontaktiert und geerdet ist.

Auf guten Kontakt der Klemmverbindungen achten. Klemmstellen und dadurch Übergangswiderstände sind zu minimieren.

Die Ruhepegel der Busleitung an jedem Teilnehmer überprüfen (bei deaktivierter Kommunikation).




Statische Bus Pegel

Die Steuerungen befinden sich an Betriebsspannung

Keine Kommunikation auf dem Bus (Master im Stop)

An den Klemmen eines jeden Busteilnehmers müssen folgende Spannungspegel anliegen.

122

U(D) 1,91 V 1,55 V

U(/D) 2.78 V 3,15 V

U(D-/D) 0,87 V 1,60 V




Dynamischer Bustest

Kommunikation einschalten. Am einfachsten mit einem kleinen Testprogramm, welches nur wenige Werte zu den Slaves überträgt.

Sofern der Bus Fehlerhaft ist und Telegramme nicht beantwortet werden oder verloren gehen, zeigt die „SASI-Diag“ Fbox „retrys“ an.

Dies ist ein untrügliches Zeichen dafür, dass das Netzwerk nicht in Ordnung ist.




Messungen mit dem S-Bus Analyser

Mit einem Bus Analyser können die ersten Messungen gemacht werden.

Es ist ersichtlich welche Stationen immer antworten, teilweise antworten oder überhaupt nicht auf Anfragen reagieren.

Es ist ersichtlich in welchem Bereich die Fehler zu suchen sind. Die dazugehörigen Bussegmente und Timings der fraglichen Stationen können daraufhin überprüft werden.

Saia hat einen bewährten S-Bus Analyser der unter DOS Betriebssystemen läuft und zwei Serielle Schnittstellen benötigt.

Ein Windows basierender S-Bus Analyser ist momentan in Arbeit.




Messungen mit dem S-Bus Analyser

Station 2 antwortet korrekt

Station 3 antwortet auch nach 2 retrys nicht




Osziloskopmessungen: Anforderungen an das Messinstrument

Mit einem Speicherosziloskop lassen sich die unterschiedlichsten Fehler in einem Bus schnell und einfach erkennen.

Je höher die Baudraten, desdo höher steigen auch die Anforderungen an die Busverkabelung und somit die Notwendigkeit qualitative Aussagen über das Bussignal ab zu geben.

Gerätevoraussetzungen:

Speicherosziloskop mit 2 Kanälen

3ter virtueller Kanal (mathematische Funktion aus Kanal 1+2)




Osziloskop Settings

Single shot mode

DC coupling

2 V / div

CH1 = A resp. RX-TX resp. D

CH2 = B resp. /RX-/TX resp. /D

Math = CH2 – CH1

Typische Time divisions bei unterschiedlichen Baudraten 9600: 500 µs / division 38.4 k: 100 µs / division 187.5 k: 20 µs / division 1.5 M: 2 µs / division




Versuchsaufbau: Vorbildlicher Bus

100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel

Messpunkt




Osziloskopmessungen: Ideales Bussignal

Ruhepegel D = 2 V

Ruhepegel /D = 3 V

Ruhepegel Differenzsignal > 1 V

Differenzsignalhub = 5V Bedenklich ab < 3,5 V Minimum = 2 V

Die Flanke von D und /D sind entgegengesetzt, D steigend, /D fallend

Signifikante Oszilation nur an den Flanken-übergängen




Versuchsaufbau: gekreuzte Signalleitungen


Messpunkt




Osziloskopmessungen: Signalleitungen gekreuzt

Die Ruhepegel D und /D sind identisch ca. 2,4 V

Der Ruhepegel des Differensignals ist = 0 V

Hinter der Kreuzung sind die Flanken des Signalanfangs vertauscht D fallend und /D steigend




Versuchsaufbau: Unterbrechung einer Signalleitung


Messpunkt




Osziloskopmessungen: Unterbrechung einer Signalleitung

Variante A: Ein Signal vorhanden Das zweite Signal nicht

oder nur mit Peaks an den Flanken.

Deformiertes Differensignal

Variante B: Beide Signale sind

nahezu identisch Konstantes

Differensignal




Versuchsaufbau: Unterbrechung des Schirms


Messpunkt




Osziloskopmessungen: Unterbrechung des Schirmes

Dem Signal sind deutliche Störungen überlagert.




Versuchsaufbau: Unterbrechung des Schirms mit Telefonleitung 100m J-YStY

100 m Profibuskabel 100 m Telefonleitung J-YStY

Messpunkt




Osziloskopmessungen: Unterbrechung des Schirms mit Telefonleitung 100m J-YStY




Versuchsaufbau: keine Abschlusswiderstände


Messpunkt




Osziloskopmessungen: Keine Abschlusswiderstände

Der Ruhepegel des Differensignals ist nicht 1V

Deutliche Überschwinger und exponential abfallenden Signalverläufe




Versuchsaufbau: ein Abschlusswiderstand fehlt


Messpunkt




Osziloskopmessungen: ein Abschlusswiderstand fehlt

korrekte Ruhepegel

Deutliche Überschwinger der Signalverläufe (Reflexionen)




Versuchsaufbau: non konformes Kabel Signalleitung 400m, 54 pro Ader, 34 Schirm

100 m Profibuskabel 400 m Signalleitung

Messpunkt




Osziloskopmessungen: non konformes Kabel Signalleitung 400m, 54 pro Ader, 34 Schirm

Deutlich deformierte Signalform

Reduzierte Signalpegel

Differenzsignal auf 3 V reduziert

Noch keine Errors auf dem Bus dedektiert.




Software – Osziloskop für PC

Handyscope 3

Über USB an zu schliessen

Preis: 1140,- € 50 MHz Version

1350,- € 100 MHz Version

Sehr klein und handlich

Dokumentation der Messergebnisse und screenshots sind sehr einfach.

Abspeichern von Messgeräteeinstellungen.

www.bitzer.net




Osziloskop Standgerät von Tektronix

Tektronix TDS 1012

Preis: < 1500 Euro für 2 Kanäle monochrom version, 400 Euro Aufpreis für die PC Option und RS 232 Schnittstelle.

Leicht zu benutzen

Kompakte Bauform




Jetzt wissen wir wo wir stehen !

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