Fehlersuche in Seriellen S-Bus RS485 Netzen
Fehlersuche in Seriellen S-Bus RS485 Netzen
Fehlersuche in Seriellen S-Bus RS485 Netzen
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Control Systems and Components<br />
Control Systems and Components<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> S-<strong>Bus</strong> <strong>RS485</strong> <strong>Netzen</strong>
Control Systems and Components<br />
Realität bei der Inbetriebnahme von Netzwerken<br />
<br />
Der Elektriker meldet, dass der <strong>Bus</strong> komplett verdrahtet ist.<br />
<br />
<br />
<br />
Die <strong>Bus</strong>leitung ist getrennt von Starkstromleitungen verlegt.<br />
Es s<strong>in</strong>d ke<strong>in</strong>e Kabeldreher oder Unterbrechungen vorhanden.<br />
Die Abschlusswiederstände an den Endpunkten s<strong>in</strong>d gesetzt.<br />
<br />
Die Kommunikation wird e<strong>in</strong>geschaltet <strong>in</strong> der Hoffnung, dass es auf<br />
Anhieb funktioniert.<br />
<br />
Die Kommunikation läuft sofort und wird nicht <strong>in</strong> Frage gestellt ☺<br />
<br />
Die Kommunikation läuft nicht: ☹<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 2<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Qualität des Netzwerkes<br />
<br />
<br />
Wie zuverlässig ist die<br />
Kommunikation ?<br />
Wie viele Schritte trennen<br />
uns noch vom Abgrund ??<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 3<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Topologie von RS 485 S-BUS Netzwerken<br />
<br />
Abzweigungen und Baumstrukturen s<strong>in</strong>d über Konverter an zu<br />
koppeln.<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 4<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
RS 485 Segmente Abschliessen<br />
<br />
Jedes Segment ist am Anfang und Ende mit Abschlusswiderständen<br />
zu versehen.<br />
Anfangsstation Zwischenstationen Endstation<br />
PCD2.M..<br />
PCD2.M..<br />
PCD2.M..<br />
PCD2.M ..<br />
+5 V<br />
+5 V<br />
Pull up<br />
330 Ohm<br />
Abschluss<br />
widerstand<br />
150 Ohm<br />
37<br />
36<br />
36 37 36 37<br />
<strong>Bus</strong> <strong>RS485</strong><br />
/RX - /TX<br />
RX - TX<br />
37<br />
36<br />
Pull down<br />
330 Ohm<br />
Segmentlänge max. 1200 m<br />
max. 32 Stationen<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 5<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Kabelspezifikation S-<strong>Bus</strong> RS 485<br />
<br />
<br />
<br />
<strong>Bus</strong>-Leitung:<br />
2-adrig verdrillt, abgeschirmt, m<strong>in</strong>. 2*0,5 mm²<br />
Länge max. 1200 m pro Segment<br />
(z.B. UNITRONIC LIYCY)<br />
Anzahl Stationen:<br />
Max. 32 pro Segment, total max. 255<br />
Anzahl Segmente:<br />
Max. 8 Segmente, via PCD7.T100 Repeater mite<strong>in</strong>ander verbunden.<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 6<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Schirmkonzept<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Den Schirm durchkontaktieren<br />
In Schaltschrank auf kürzestem Wege, grossflächig geerdet<br />
Ke<strong>in</strong>e Verb<strong>in</strong>dung zur S-<strong>Bus</strong> - Signalmasse (SGND)<br />
Auf guten Potentialausgleich zwischen den Erdungspunkten achten<br />
Abschlusswiderstand<br />
gesetzt<br />
Abschlusswiderstand<br />
gesetzt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 7<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Vorbildliche Inbetriebnahme<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Überprüfen dass an beiden Enden e<strong>in</strong>es jeden Segmentes die<br />
Abschlusswiederstände gesetzt s<strong>in</strong>d.<br />
Überprüfen dass der Schirm durchkontaktiert und geerdet ist.<br />
Auf guten Kontakt der Klemmverb<strong>in</strong>dungen achten. Klemmstellen<br />
und dadurch Übergangswiderstände s<strong>in</strong>d zu m<strong>in</strong>imieren.<br />
Die Ruhepegel der <strong>Bus</strong>leitung an jedem Teilnehmer überprüfen<br />
(bei deaktivierter Kommunikation).<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 8<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Statische <strong>Bus</strong> Pegel<br />
<br />
<br />
<br />
Die Steuerungen bef<strong>in</strong>den sich an Betriebsspannung<br />
Ke<strong>in</strong>e Kommunikation auf dem <strong>Bus</strong> (Master im Stop)<br />
An den Klemmen e<strong>in</strong>es jeden <strong>Bus</strong>teilnehmers müssen folgende<br />
Spannungspegel anliegen.<br />
122 Ω 224 Ω<br />
U(D) 1,91 V 1,55 V<br />
U(/D) 2.78 V 3,15 V<br />
U(D-/D) 0,87 V 1,60 V<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 9<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Dynamischer <strong>Bus</strong>test<br />
<br />
<br />
<br />
Kommunikation e<strong>in</strong>schalten.<br />
Am e<strong>in</strong>fachsten mit e<strong>in</strong>em kle<strong>in</strong>en<br />
Testprogramm, welches nur wenige<br />
Werte zu den Slaves überträgt.<br />
Sofern der <strong>Bus</strong> Fehlerhaft ist und<br />
Telegramme nicht beantwortet<br />
werden oder verloren gehen, zeigt<br />
die „SASI-Diag“ Fbox „retrys“ an.<br />
Dies ist e<strong>in</strong> untrügliches Zeichen<br />
dafür, dass das Netzwerk nicht <strong>in</strong><br />
Ordnung ist.<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 10<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Messungen mit dem S-<strong>Bus</strong> Analyser<br />
<br />
<br />
<br />
Mit e<strong>in</strong>em <strong>Bus</strong> Analyser können die ersten Messungen gemacht<br />
werden.<br />
Es ist ersichtlich welche Stationen immer antworten, teilweise<br />
antworten oder überhaupt nicht auf Anfragen reagieren.<br />
Es ist ersichtlich <strong>in</strong> welchem Bereich die Fehler zu suchen s<strong>in</strong>d. Die<br />
dazugehörigen <strong>Bus</strong>segmente und Tim<strong>in</strong>gs der fraglichen Stationen<br />
können daraufh<strong>in</strong> überprüft werden.<br />
<br />
<br />
Saia hat e<strong>in</strong>en bewährten S-<strong>Bus</strong> Analyser der unter DOS<br />
Betriebssystemen läuft und zwei Serielle Schnittstellen benötigt.<br />
E<strong>in</strong> W<strong>in</strong>dows basierender S-<strong>Bus</strong> Analyser ist momentan <strong>in</strong> Arbeit.<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 11<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Messungen mit dem S-<strong>Bus</strong> Analyser<br />
Station 2 antwortet<br />
korrekt<br />
Station 3 antwortet<br />
auch nach 2 retrys<br />
nicht<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 12<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: Anforderungen an das Mess<strong>in</strong>strument<br />
<br />
<br />
Mit e<strong>in</strong>em Speicheroszilloskop lassen sich die unterschiedlichsten<br />
Fehler <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em <strong>Bus</strong> schnell und e<strong>in</strong>fach erkennen.<br />
Je höher die Baudraten, desto höher steigen auch die<br />
Anforderungen an die <strong>Bus</strong>verkabelung und somit die Notwendigkeit<br />
qualitative Aussagen über das <strong>Bus</strong>signal ab zu geben.<br />
Gerätevoraussetzungen:<br />
Speicheroszilloskop mit 2 Kanälen<br />
3ter virtueller Kanal (mathematische Funktion aus Kanal 1+2)<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 13<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Osziloskop Sett<strong>in</strong>gs<br />
S<strong>in</strong>gle shot mode<br />
DC coupl<strong>in</strong>g<br />
2 V / div<br />
CH1 = A resp. RX-TX resp. D<br />
CH2 = B resp. /RX-/TX resp. /D<br />
Math = CH2 – CH1<br />
Typische Time divisions bei unterschiedlichen Baudraten<br />
9600: 500 µs / division<br />
38.4 k: 100 µs / division<br />
187.5 k: 20 µs / division<br />
1.5 M: 2 µs / division<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 14<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: Vorbildlicher <strong>Bus</strong><br />
Messpunkt<br />
100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 15<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: Ideales <strong>Bus</strong>signal<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Ruhepegel D = 2 V<br />
Ruhepegel /D = 3 V<br />
Ruhepegel<br />
Differenzsignal > 1 V<br />
Differenzsignalhub = 5V<br />
Bedenklich ab < 3,5 V<br />
M<strong>in</strong>imum = 2 V<br />
Die Flanke von D und /D<br />
s<strong>in</strong>d entgegengesetzt,<br />
D steigend, /D fallend<br />
<br />
Signifikante Oszilation<br />
nur an den Flankenübergängen<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 16<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: gekreuzte Signalleitungen<br />
100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel<br />
Messpunkt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 17<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: Signalleitungen gekreuzt<br />
Die Ruhepegel D und /D<br />
s<strong>in</strong>d identisch ca. 2,4 V<br />
<br />
<br />
Der Ruhepegel des<br />
Differensignals ist = 0 V<br />
H<strong>in</strong>ter der Kreuzung s<strong>in</strong>d<br />
die Flanken des<br />
Signalanfangs vertauscht<br />
D fallend und /D steigend<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 18<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: Unterbrechung e<strong>in</strong>er Signalleitung<br />
100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel<br />
Messpunkt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 19<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: Unterbrechung e<strong>in</strong>er Signalleitung<br />
Variante A:<br />
<br />
<br />
<br />
E<strong>in</strong> Signal vorhanden<br />
Das zweite Signal nicht<br />
oder nur mit Peaks an<br />
den Flanken.<br />
Deformiertes<br />
Differensignal<br />
Variante B:<br />
<br />
<br />
Beide Signale s<strong>in</strong>d<br />
nahezu identisch<br />
Konstantes<br />
Differensignal<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 20<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: Unterbrechung des Schirms<br />
100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel<br />
Messpunkt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 21<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: Unterbrechung des Schirmes<br />
<br />
Dem Signal s<strong>in</strong>d<br />
deutliche Störungen<br />
überlagert.<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 22<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: Unterbrechung des Schirms<br />
mit Telefonleitung 100m J-YStY<br />
100 m Profibuskabel 100 m Telefonleitung<br />
J-YStY<br />
Messpunkt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 23<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: Unterbrechung des Schirms<br />
mit Telefonleitung 100m J-YStY<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 24<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: ke<strong>in</strong>e Abschlusswiderstände<br />
100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel<br />
Messpunkt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 25<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: Ke<strong>in</strong>e Abschlusswiderstände<br />
<br />
<br />
Der Ruhepegel des<br />
Differensignals ist nicht<br />
1V<br />
Deutliche Überschw<strong>in</strong>ger<br />
und exponential<br />
abfallenden<br />
Signalverläufe<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 26<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: e<strong>in</strong> Abschlusswiderstand fehlt<br />
100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel<br />
Messpunkt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 27<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: e<strong>in</strong> Abschlusswiderstand fehlt<br />
<br />
<br />
korrekte Ruhepegel<br />
Deutliche Überschw<strong>in</strong>ger<br />
der Signalverläufe<br />
(Reflexionen)<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 28<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Versuchsaufbau: non konformes Kabel<br />
Signalleitung 400m, 54 Ω pro Ader, 34 Ω Schirm<br />
100 m Profibuskabel 400 m Signalleitung<br />
Messpunkt<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 29<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskopmessungen: non konformes Kabel<br />
Signalleitung 400m, 54 Ω pro Ader, 34 Ω Schirm<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Deutlich deformierte<br />
Signalform<br />
Reduzierte Signalpegel<br />
Differenzsignal auf 3 V<br />
reduziert<br />
Noch ke<strong>in</strong>e Errors auf<br />
dem <strong>Bus</strong> dedektiert.<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 30<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Software – Oszilloskop für PC<br />
Handyscope 3<br />
<br />
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<br />
<br />
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Über USB an zu schliessen<br />
Preis: 1140,- € 50 MHz Version<br />
1350,- € 100 MHz Version<br />
Sehr kle<strong>in</strong> und handlich<br />
Dokumentation der Messergebnisse und screenshots s<strong>in</strong>d sehr<br />
e<strong>in</strong>fach.<br />
Abspeichern von Messgerätee<strong>in</strong>stellungen.<br />
www.bitzer.net<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 31<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Oszilloskop Standgerät von Tektronix<br />
Tektronix TDS 1012<br />
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und RS 232 Schnittstelle.<br />
Leicht zu benutzen<br />
Kompakte Bauform<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 32<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
Control Systems and Components<br />
Jetzt wissen wir wo wir stehen !<br />
<strong>Fehlersuche</strong> <strong>in</strong> <strong>Seriellen</strong> <strong>RS485</strong><br />
Netzwerken 33<br />
Ralf Petry I Okt 2005<br />
LAH 30. APR 2010
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