Fehlersuche in Seriellen S-Bus RS485 Netzen Smart solutions for comfort and safety Fehlersuche in Seriellen S-Bus RS485 Netzen

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 J Die Kommunikation läuft nicht: L Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 2

Qualität des Netzwerkes Wie zuverlässig ist die Kommunikation ? Wie viele Schritte trennen uns noch vom Abgrund ?? Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 3

Topologie von RS 485 S-BUS Netzwerken Abzweigungen und Baumstrukturen sind über Konverter an zu koppeln. Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 4

RS 485 Segmente Abschliessen Jedes Segment ist am Anfang und Ende mit Abschlusswiderständen zu versehen. Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 5

Kabelspezifikation S-Bus RS 485 Bus-Leitung: 2-adrig verdrillt, abgeschirmt, min. 2*0,5 mm² Länge 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. Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 6

Den Schirm durchkontaktieren 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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 7

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). Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 8

Die Steuerungen befinden sich an Betriebsspannung 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 W 224 W 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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 9

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. Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 10

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. Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 11

Messungen mit dem S-Bus Analyser Station 2 antwortet korrekt Station 3 antwortet auch nach 2 retrys nicht Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 12

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) Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 13

CH2 = B resp. /RX-/TX resp. /D Math = CH2 – CH1 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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 14

Versuchsaufbau: Vorbildlicher Bus Messpunkt 100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 15

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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 16

Versuchsaufbau: gekreuzte Signalleitungen Messpunkt 100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 17

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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 18

Versuchsaufbau: Unterbrechung einer Signalleitung Messpunkt 100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 19

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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 20

Versuchsaufbau: Unterbrechung des Schirms Messpunkt 100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 21

Osziloskopmessungen: Unterbrechung des Schirmes Dem Signal sind deutliche Störungen überlagert. Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 22

100 m Telefonleitung J-YStY Versuchsaufbau: Unterbrechung des Schirms mit Telefonleitung 100m J-YStY Messpunkt 100 m Profibuskabel 100 m Telefonleitung J-YStY Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 23

Osziloskopmessungen: Unterbrechung des Schirms Osziloskopmessungen: Unterbrechung des Schirms mit Telefonleitung 100m J-YStY Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 24

Versuchsaufbau: keine Abschlusswiderstände Messpunkt 100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 25

Osziloskopmessungen: Keine Abschlusswiderstände Der Ruhepegel des Differensignals ist nicht 1V Deutliche Überschwinger und exponential abfallenden Signalverläufe Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 26

Versuchsaufbau: ein Abschlusswiderstand fehlt Messpunkt 100 m Profibuskabel 100 m Profibuskabel Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 27

Osziloskopmessungen: ein Abschlusswiderstand fehlt korrekte Ruhepegel Deutliche Überschwinger der Signalverläufe (Reflexionen) Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 28

Versuchsaufbau: non konformes Kabel Versuchsaufbau: non konformes Kabel Signalleitung 400m, 54 W pro Ader, 34 W Schirm Messpunkt 100 m Profibuskabel 400 m Signalleitung Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 29

Osziloskopmessungen: non konformes Kabel Osziloskopmessungen: non konformes Kabel Signalleitung 400m, 54 W pro Ader, 34 W Schirm Deutlich deformierte Signalform Reduzierte Signalpegel Differenzsignal auf 3 V reduziert Noch keine Errors auf dem Bus dedektiert. Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 30

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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 31

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 Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 32

Jetzt wissen wir wo wir stehen ! Fehlersuche in Seriellen RS485 Netzwerken 33