1 Problém
Jednou z běžně používaných sítí v oblasti průmyslového ovládání a měření je fyzická vrstva pomocí komunikačního rozhraní RS -485 složená ze sítě průmyslového ovládacího zařízení. Toto komunikační rozhraní může být pro mnoho zařízení velmi pohodlné pro vytvoření řídicí sítě. Od současného řešení k vyřešení komunikace mezi mikrokontroléry na dálku při analýze mnoha programů, RS -485 režim komunikace sběrnice kvůli jednoduché struktuře, nízké ceně, komunikační vzdálenosti a rychlosti přenosu dat je vhodný a je široce používán a je široce používán V instrumentaci, inteligentní senzory, centralizované ovládání, ovládání budovy, monitorování a poplach a další pole. Sběrnice Rs485 však existují samosprávné, funkce sebeobrany je křehká a další nedostatky, jako je například nevěnovat pozornost některým detailům zpracování, často selhání komunikace nebo dokonce paralýzy systému a jiné selhání, takže je nezbytné zlepšit Provozní spolehlivost RS -485 BUS.
Schéma komunikačního rozhraní RS485
2 problémy s návrhem hardwarového obvodu
2.1 Základní princip obvodu
Návrh hardwarového obvodu uzlu je znázorněn na obrázku 1, ve kterém se používá rozhraní RS -485 Chip Sn75LBC184, který přijímá jediné napájecí zdroje VCC, napětí v rozsahu +3 až {{{{{{{{{{{{{{{ 5}}. 5 V může fungovat normálně. Ve srovnání s běžným RS -485 může odolat nejen dopadu blesku a vydrží až 8 kV dopadu elektrostatického výboje, integroval Chip čtyři přechodné napětí ochrany proti napětí, vydrží až 4 {{{ 33}} 0 V Přechodné pulzní napětí. Proto může výrazně zlepšit spolehlivost zabránění poškození blesku zařízení. Pro některé z nepřátelnějších prostředí scény lze přímo připojit k přenosovému vedení bez jakýchkoli dalších ochrany. Čip má také jedinečný design, když je vstup otevřený obvod, jeho výstup je vysoký, což může zajistit, aby vstupní kabel přijímače měl poruchu otevřeného obvodu, neovlivňuje normální provoz systému. Kromě toho jeho vstupní impedance pro standardní vstupní impedanci RS485 2krát (větší nebo roven 24 kΩ), takže můžete připojit 64 transceiverů na sběrnici. Čip je interně navržen tak, aby omezil ovladač svahu, takže okraj výstupního signálu nebude příliš strmý, takže přenosová vedení nebude produkovat příliš mnoho vysokofrekvenčních komponent, a tím účinně potlačující elektromagnetické rušení. Na obrázku 1, opto-směrovací TLP521 čtyři v jednom, tak, aby mikrokontrolér a SN75LBC184 zcela bez elektrického spojení mezi prací spolehlivosti. Základní princip je: Když mikrokontrolér P1. 6=0, dioda emitující fotovodík emituje světlo, vodivo s fotocitlivým tranzistorem, výstup vysokého napětí ({{+5 v), vybral de konec DE konec Of of De End of of Of of De ° Rozhraní RS485, umožňující přenos. Když mikrokontrolér P1. 6=1, dioda emitující světla fotovodíle nevydává světlo, fotosenzitivní tranzistor nevede, výstupní nízké napětí (0 v), vybráno opětovné terminál rozhraní RS485 a je povolen. SN75LBC184 je podobný výše uvedenému.
2.2 Návrh konzoly DE RS -485
V komunikačním systému s půl duplexem konstruovaným pomocí RS -485 může být ve stavu přenosu pouze jeden uzel a odesílat data do sběrnice kdykoli v celé síti a všechny ostatní uzly musí být ve stavu přijímajícího stavu . Pokud existují 2 uzly nebo více než 2 uzly pro odesílání dat do sběrnice současně, povede k selhání přenosu dat odesílatele. Proto by se v návrhu hardwaru každého uzlu systému měl nejprve snažit zabránit konfliktu dat sběrnice způsobené abnormálními podmínkami, které způsobují, že tento uzel odesílá data do sběrnice. Vezměte jako příklad série mikrokontrolérů MCS51, protože je v resetování systému, I/O porty jsou vysoké, pokud je port I/O přímo připojen k ovladači, který povolí terminál RS -485 Chip rozhraní, bude to během resetování CPU vysoko, takže tento uzel je ve stavu odesílání. Pokud v tuto chvíli existují jiné uzly na odesílání sběrnic, přenos dat bude přerušen a selhán, nebo dokonce způsobí celý sběrnice kvůli selhání uzlu a blokování komunikace, což zase ovlivňuje normální provoz celého systém. S ohledem na stabilitu a spolehlivost komunikace by měla v návrhu každého uzlu ovládat PIN pro vysílač rozhraní RS485 sběrnicí je navržen tak, aby konec inverzní logiky, tj. Kontrolní kolík pro logiku „1“, De konec "0"; Ovládací kolík pro logiku "0", ovládací kolík pro logiku "{{1 0}}", řídicí kolík pro logiku "0", The Ovládací kolík pro logiku "0", ovládacího kolíku pro logiku "0". "0", když je ovládací kolík logika '1', je strana DE '1'. Na obrázku 1, CPU PIN P1.6 prostřednictvím de -terminálu PhotoCOUpler Drive De Terminal, takže ovládací kolík je vysoký nebo neobvyklý resetování tak, aby SN75LBC184 byl vždy ve stavu přijímajícího situace způsobená dopadem celého systému. To stanoví základ pro spolehlivou komunikaci celého systému.
Kromě toho je v okruhu max813l hlídacího psa, který může automaticky resetovat program a předat ovládání sběrnice RS -485, když má uzel mrtvou smyčku nebo jiné poruchy. Tím je zajištěno, že celý systém nebude exkluzivní sběrnicí kvůli selhání uzlu, což má za následek ochrnutí celého systému.
2.3 Návrh, aby se zabránilo konfliktu autobusů
Když uzel potřebuje používat sběrnici, aby se pro realizaci spolehlivé komunikace sběrnice mohla poslechnout, poslouchejte autobus nejprve, když budou odeslána data. Na hardwarovém rozhraní nejprve invertujte dat přijímající pin RS {{0}}} Chip a připojte jej k přerušení pin int 0 CPU. Na obrázku 1 je INT0 připojen k výstupu opto-vazby. Když sběrnice přenáší data, ukazuje data přijímání dat SN75LBC184 (terminál R), změnu vysoké a nízké úrovně, použití CPU generovaného klesajícím okrajem přerušení (lze také použít k dotazování cesty), může být také použito k dotazování). V tuto chvíli se můžete dozvědět, zda je autobus „zaneprázdněn“, tj., Ať už je v autobusu uzel. Pokud „nečinnost“ můžete získat přístup k sběrnici, která lépe řeší problém konfliktů autobusů. Na tomto základě můžete také definovat prioritu různých zpráv, takže zprávy s vysokou prioritou mohou být odeslány jako první, čímž se dále zlepšuje systém v reálném čase. Po přijetí tohoto způsobu práce již neexistuje rozlišení mezi mistrovskými a otrockými uzly v systému a každý uzel má rovný přístup k sběrnici, čímž se účinně vyhýbá situaci, kdy je komunikační zátěž jednotlivých uzlů těžká. Míra využití sběru sběrnice a efektivita komunikace systému může být výrazně zlepšena, takže se zlepšila reakce systému v reálném čase ai když jednotlivé uzly v systému selhaly, neovlivní to ostatní uzly of normální komunikace a normální práce. Díky tomu je „nebezpečí“ decentralizovaného systému, aby zvýšila spolehlivost a stabilitu systému.
2.4 RS -485 Návrh výstupního obvodu
Na obrázku 1, VD1 ~ VD4 pro diodu omezovače signálu, měla by jeho hodnota regulátoru napětí zajistit soulad se standardem RS -485, VD1 a VD3, aby se vzali 12 V, VD2 a VD4, aby se zajistily, aby zajistily 7 V, aby bylo možné zajistit 7 V že amplituda signálu je omezena na -7 ~ +12 V mezi schopností dále zlepšit odpor vůči přepětí. S ohledem na zvláštní okolnosti linky (jako je uzel RS -485 čip je rozklad zkratu), aby se zabránilo sběrnici z jiných rozšíření komunikace, ve výstupu signálu SN75LBC184 je signál signálu. je připojen v sérii se dvěma rezistory 20 Ω R1 a R2, takže selhání hardwaru stroje nezpůsobuje, aby byla ovlivněna celá komunikace s autobusem. V konstrukci pole inženýrství aplikačního systému je kvůli komunikačnímu nosiči zkrouceným párem, jeho charakteristickou impedancí asi 120 Ω, takže návrh linky, v síťové přenosové lince RS485 na začátku a na konci by měl být připojen k každému z každého z nich 1 120 Ω odpovídající rezistor (jako je obrázek 1 v R3), aby se snížil odraz vysílaného signálu na lince.
2.5 Výběr systému napájení systému
Pro kombinaci mikrokontroléru RS {{0}} by mělo být upřednostňováno použití nezávislého napájecího programu pro každý uzel, zároveň nelze sdílet elektrickou vedení s RS -485 signální čára s vícejádrovým kabelem. RS -485 by měla být vybrána z průřezové plochy 0,75 mm2 nebo více zkroucených párů vodičů spíše než ploché přímky a výběr lineárního napájení TL750L05 než výběr napájení je více přivlastnit si. TL750L05 musí mít výstupní kapacitu, pokud neexistuje žádná výstupní kapacita, výstupní napětí pro průběh pily, stoupající hranu průběhu pily se změnami vstupního napětí a výstupní kapacita, můžete potlačit jev.
3 Softwarové programování
SN75LBC184 V režimu přijímání, A, B je vstup, R je výstup; V režimu vysílání je D vstup, A, B je výstup. Když se směr přenosu změní jednou, pokud se vstup nezmění, pak je výstup v tuto chvíli náhodný stav, dokud se vstupní stav nezmění jednou, není stanoven výstupní stav. Je zřejmé, že po přenosu z režimu přenosu do režimu přijímání, pokud je r před změnou stavu A a B a R je stále nízká při prvním zahájení dat, CPU si myslí, že v tuto chvíli není žádný start bit a CPU nezačne přijímat první data, dokud nedojde k prvnímu padajícímu okraji, což povede k chybě příjmu. Po přenosu z režimu přijímání do režimu přenosu, před změnou D, pokud je napětí mezi A a B nízké a je odesíláno první spuštěné bit, napětí mezi A a B je stále nízké a není tam žádné start bit na kolíky A a B, což také povede k chybě přenosu. Řešením k překonání tohoto důsledu je: Hostitel nepřetržitě posílá dvě synchronizační slova, synchronizační slovo tak, aby zahrnovalo více změn okrajů (například 55h, 0 aah) a poprvé poprvé (poprvé může obdržet chybu a poprvé může obdržet chybu a poprvé může obdržet chybu a poprvé a poprvé a poprvé může obdržet chybu a poprvé. ignorován), přijímač obdrží synchronizační slovo, data mohou být přenášena, čímž zajistí správnou komunikaci.
Aby bylo možné spolehlivěji pracovat, vyžaduje v přepínání stavu RS485 před odesláním a přijímáním dat vhodné zpoždění. Specifická praxe je ve stavu přenosu dat, první sada ovládacího terminálu "1", zpoždění 0. 5 ms, sada ovládacího terminálu "0". Takové zpracování způsobí, že autobus bude mít během přepínání státu stabilní pracovní proces.
Program komunikačního uzlu mikrokontroléru lze v zásadě rozdělit do šesti hlavních sekcí, které jsou předdefinovaná část, inicializační část, hlavní část programu, část detekce stavu zařízení, sekci přijímání rámce a sekci odesílání rámce. Předdefinovaná část definuje hlavně signály handshake použité v komunikaci, vyrovnávací paměť použitá k uložení informací o zařízení a proměnnou pro uložení čísla zařízení tohoto uzlu. Část detekce stavu zařízení musí být schopna reagovat odpovídajícím způsobem, když dojde k selhání hardwaru po inicializaci programu. Hlavní sekce programu by měla být schopna přijímat příkazové rámce a odpovídajícím způsobem reagovat na obsah příkazu. Pro zkrácení délky je zde uveden pouze kód hlavní části programu.
4 Závěr
Přestože existují některé nedostatky sběrnice RS -485, ale kvůli jeho návrhu linky je jednoduchý, levný, snadno ovládatelný, pokud jsou podrobně řešeny dobře, v některých inženýrských aplikacích může stále hrát dobrou roli. Stručně řečeno, klíč k vyřešení spolehlivosti projektu před zahájením výstavby by měl být zvážen před opatřeními, která lze přijmout tak, aby problém v zásadě vyřešila, než čekat, až se bude opravit pozdní inženýrství.