1 il-problema
Waħda min-netwerks l-aktar użati fil-qasam tal-kontroll u l-kejl industrijali hija s-saff fiżiku bl-użu ta 'Rs -485 interface ta' komunikazzjoni komposta minn netwerk ta 'tagħmir ta' kontroll industrijali. Din l-interface ta 'komunikazzjoni tista' tkun konvenjenti ħafna għal ħafna apparati biex tifforma netwerk ta 'kontroll. Mis-soluzzjoni kurrenti biex issolvi l-komunikazzjoni fuq distanza twila bejn il-mikrokontrolluri fl-analiżi ta 'ħafna programmi, Rs -485 modalità ta' komunikazzjoni tax-xarabank minħabba struttura sempliċi, prezz baxx, distanza ta 'komunikazzjoni u rata ta' trasferiment tad-dejta hija xierqa u tintuża ħafna Fl-istrumentazzjoni, sensuri intelliġenti, kontroll ċentralizzat, kontroll tal-bini, monitoraġġ u allarm u oqsma oħra. Madankollu, xarabank rs485 Hemm awto-adatta, il-funzjoni ta 'awto-protezzjoni hija fraġli u nuqqasijiet oħra, bħal ma tagħti attenzjoni għal xi dettalji dwar l-ipproċessar, ħafna drabi falliment ta' komunikazzjoni jew saħansitra paraliżi tas-sistema u fallimenti oħra, u għalhekk huwa essenzjali li ttejjeb Affidabilità operattiva tal-bus RS -485.
RS485 Dijagramma Skematika tal-Interfaċċa tal-Komunikazzjoni
2 Kwistjonijiet tad-Disinn taċ-Ċirkuwitu tal-Ħardwer biex tkun taf dwarha
2.1 Prinċipju bażiku taċ-ċirkwit
Id-disinn taċ-ċirkwit tal-hardware ta 'għoqda huwa muri fil-Figura 1, li fiha jintuża ċippa ta' interface RS {1}} SN75LBC184, li tadotta provvista ta 'enerġija waħda VCC, il-vultaġġ fil-firxa ta' +3 sa {{{{ 5}}. 5 V jista 'jaħdem b'mod normali. Meta mqabbel ma 'ċippa ordinarja RS -485, hija tista' mhux biss tirreżisti l-impatt tas-sajjetti u tista 'tiflaħ sa 8 kV ta' impatt ta 'kwittanza elettrostatika, iċ-ċippa integrat erba' tubu transitorji ta 'protezzjoni żejda ta' vultaġġ żejjed, tista 'tiflaħ sa 4 {{{{ 33}} 0 V Vultaġġ tal-polz transitorju. Għalhekk, jista 'jtejjeb b'mod sinifikanti l-affidabbiltà tal-prevenzjoni ta' ħsara tas-sajjetti fuq l-apparat. Għal uħud mill-ambjent l-aktar ostili tax-xena, jistgħu jiġu konnessi direttament mal-linja ta 'trasmissjoni mingħajr ebda komponenti ta' protezzjoni addizzjonali. Iċ-ċippa għandha wkoll disinn uniku, meta l-input huwa ċirkwit miftuħ, l-output tiegħu huwa għoli, li jista 'jiżgura li l-kejbil tal-input tar-riċevitur ikollu difett ta' ċirkwit miftuħ, ma jaffettwax it-tħaddim normali tas-sistema. Barra minn hekk, l-impedenza tal-input tagħha għall-impedenza tal-input standard Rs485 ta '2 darbiet (akbar minn jew daqs 24 kΩ), sabiex tkun tista' tikkonnettja 64 transceivers fuq ix-xarabank. Iċ-ċippa hija ddisinjata internament biex tillimita s-sewwieq tal-inklinazzjoni, sabiex it-tarf tas-sinjal tal-ħruġ ma jkunx wieqaf wisq, sabiex il-linja ta 'trasmissjoni ma tipproduċix wisq komponenti ta' frekwenza għolja, u b'hekk ttaffi b'mod effettiv l-interferenza elettromanjetika. Fil-Figura 1, l-opto-coupler TLP521 four-in-one sabiex il-mikrokontrollur u Sn75LBC184 huma kompletament ħielsa mill-konnessjoni elettrika bejn ix-xogħol tal-affidabbiltà. Il-prinċipju bażiku huwa: meta l-mikrokontrollur p1. 6=0, id-dijodu li jarmi d-dawl tal-fotokoupler jarmi d-dawl, il-konduzzjoni tat-transistor fotosensittiv, l-output ta 'vultaġġ għoli ({+5 v), għażel it-tarf Iċ-ċippa tal-interface RS485, li tippermetti t-trasmissjoni. Meta l-mikrokontrollur p1. 6=1, id-dijodu li jarmi d-dawl tal-fotokoppja ma jarmix dawl, it-transistor fotosensittiv ma jwettaqx, il-ħruġ ta 'vultaġġ baxx (0 V), it-terminal mill-ġdid taċ-ċippa tal-interface Rs485 huwa magħżul, u ir-riċeviment huwa permess SN75LBC184 huwa simili għal dak li ntqal hawn fuq.
2.2 Disinn tal-console de rs -485
Fis-sistema ta 'komunikazzjoni nofs-duplex mibnija minn bus Rs -485, nodu wieħed biss jista' jkun fl-istat li jittrasmetti u jibgħat data lill-karozza tal-linja fi kwalunkwe mument fin-netwerk kollu, u l-għoqiedi l-oħra kollha għandhom ikunu fl-istat li jirċievi Jonqos Jekk hemm 2 nodi jew aktar minn 2 nodi biex jibagħtu dejta lill-karozza tal-linja fl-istess ħin, iwasslu għall-falliment kollu tat-trasmissjoni tad-dejta tal-mittent. Għalhekk, fid-disinn tal-ħardwer ta 'kull għoqda tas-sistema, l-ewwel għandu jfittex li jevita l-kunflitt tad-dejta tal-linja kkawżat minn kundizzjonijiet anormali li jikkawżaw li dan in-nodu jibgħat data lill-karozza tal-linja. Ħu s-serje MCS51 ta 'mikrokontrolluri bħala eżempju, minħabba li tinsab fir-reset tas-sistema, il-portijiet I / O qed joħorġu għoljin, jekk il-port I / O huwa konness direttament mat-terminal tas-sewwieq li jippermetti t-terminal DE tal-Rs {-485 Iċ-ċippa tal-interface, se tagħmel DE għoli matul ir-reset tas-CPU, sabiex dan l-għoqda jkun fl-istat li jibgħat. Jekk hemm nodi oħra fuq ix-xarabank li tibgħat id-dejta f'dan il-ħin, it-trasmissjoni tad-dejta tiġi interrotta u tfalli, jew saħansitra tikkawża x-xarabank kollha minħabba l-falliment ta 'l-imblukkar tal-għoqda u tal-komunikazzjoni, li mbagħad jaffettwa l-operat normali tal-intier kollu sistema. Meta wieħed iqis l-istabbiltà u l-affidabbiltà tal-komunikazzjoni, fid-disinn ta 'kull nodu għandu jikkontrolla l-pin tat-trasmettitur taċ-ċippa tal-interface tal-linja RS485 huwa ddisinjat biex jneħħi l-loġika inversa, jiġifieri, il-pin ta' kontroll għal-loġika ta '"1", il De end tal- "0"; Kontroll tal-pin għal-loġika ta '"0", il-pin ta' kontroll għal-loġika ta '"{{1 {0}}", il-pin ta' kontroll għal-loġika ta '"0", Kontroll tal-pin għal-loġika ta '"0", il-pin tal-kontroll għal-loġika ta' "0". "0" Meta l-pin tal-kontroll huwa loġika "1", in-naħa tad-DE hija "1". Fil-Figura 1, il-pin tas-CPU P1.6 permezz tal-fotokoupler drive de terminal, sabiex il-pin ta 'kontroll ikun għoli jew reset anormali sabiex is-SN75LBC184 ikun dejjem fl-istat li jirċievi, u b'hekk jiġi evitat b'mod effettiv in-nodu mill-hardware minħabba l-anormali sitwazzjoni kkawżata mill-impatt tas-sistema kollha. Dan jistabbilixxi l-pedament għal komunikazzjoni affidabbli tas-sistema kollha.
Barra minn hekk, hemm Watchdog Max813L fiċ-ċirkwit, li jista 'jirrisettja awtomatikament il-programm u jagħti l-kontroll tal-bus Rs -485 meta l-għoqda għandha linja mejta jew ħsarat oħra. Dan jiżgura li s-sistema kollha ma tkunx xarabank esklussiva minħabba l-falliment ta 'nodu, li tirriżulta fil-paraliżi tas-sistema kollha.
2.3 Disinn Biex Tevita Kunflitt tax-Xarabank
Meta node jeħtieġ li tuża x-xarabank, sabiex tirrealizza komunikazzjoni tal-linja affidabbli, tisma 'l-karozza tal-linja l-ewwel meta jkun hemm dejta li għandha tintbagħat. Fuq l-interface tal-hardware, l-ewwel aqleb id-dejta li tirċievi l-pin tal-interface RS {0}}} u qabbadha mal-pin interrupt int 0 tas-CPU. Fil-Figura 1, INT0 huwa konness mal-ħruġ ta 'l-opto-coupler. Meta x-xarabank tkun qed tittrasmetti d-dejta, id-dejta SN75LBC184 li tirċievi t-tarf (T terminal) turi bidla fil-livelli għoljin u baxxi, l-użu tas-CPU iġġenerat mit-tarf li jaqa 'ta' l-interruzzjoni (jista 'jintuża wkoll biex jistaqsi l-mod),, Tista 'titgħallem f'dan il-ħin jekk ix-xarabank hijiex "okkupata", jiġifieri, jekk hemmx għoqda fuq ix-xarabank qed tikkomunika. Jekk "idle", tista 'tikseb aċċess għax-xarabank, li ssolvi aħjar il-problema tal-kunflitti tal-linja. Fuq din il-bażi, tista 'wkoll tiddefinixxi l-prijorità ta' diversi messaġġi, sabiex il-messaġġi ta 'prijorità għolja jkunu jistgħu jintbagħtu l-ewwel, u b'hekk ittejjeb aktar is-sistema f'ħin reali. Wara li jiġi adottat dan il-mod ta 'ħidma, m'għadx hemm distinzjoni bejn l-għoqiedi kaptan u skjavi fis-sistema, u kull nodu għandu aċċess ugwali għax-xarabank, u b'hekk jevita b'mod effettiv is-sitwazzjoni fejn il-piż tal-komunikazzjoni ta' l-għoqiedi individwali huwa tqil. Ir-rata ta 'użu tax-xarabank u l-effiċjenza tal-komunikazzjoni tas-sistema tista' titjieb ħafna, sabiex ir-rispons f'ħin reali tas-sistema jkun ġie mtejjeb, u anke jekk l-għoqiedi individwali fis-sistema jonqsu, din ma taffettwax in-nodi l-oħra ta ' il-komunikazzjoni normali u x-xogħol normali. Dan jagħmel is-sistema "periklu" deċentralizzat, b'mod li ttejjeb l-affidabbiltà u l-istabbiltà tas-sistema.
2.4 RS -485 Disinn taċ-Ċirkuwitu tal-Output
Fil-Figura 1, VD1 ~ VD4 għad-dijodu tal-limitatur tas-sinjal, il-valur tar-regolatur tal-vultaġġ tiegħu għandu jiżgura konformità mal-istandard RS -485, VD1 u VD3 biex jieħu 12 V, VD2 u VD4 biex jieħu 7 V, sabiex jiġi żgurat li l-amplitudni tas-sinjal hija limitata għal -7 ~ +12 V bejn il-kapaċità li tkompli ttejjeb ir-reżistenza għall-vultaġġ żejjed. Meta wieħed iqis iċ-ċirkostanzi speċjali tal-linja (bħal għoqda taċ-ċippa Rs -485 hija tqassim ta 'ċirkwit qasir), sabiex tiġi evitata x-xarabank minn estensjonijiet oħra tal-komunikazzjoni hija affettwata, fil-ħruġ tas-sinjal SN75LBC184 huwa konness f'serje b'żewġ resistors ta '20 Ω R1 u R2, sabiex il-fallimenti tal-ħardwer tal-magna ma jagħmlux il-komunikazzjoni kollha tal-linja. Fil-qasam tal-kostruzzjoni tal-inġinerija tas-sistema tal-applikazzjoni, minħabba t-trasportatur tal-komunikazzjoni huwa par mibrum, l-impedenza karatteristika tagħha ta 'madwar 120 Ω, u għalhekk id-disinn tal-linja, fil-linja ta' trasmissjoni tan-netwerk RS485 fil-bidu u fit-tmiem għandu jkun konness ma 'kull wieħed Ir- 1 120 ω resister li jaqbel (bħal Figura 1 fir-R3), sabiex titnaqqas ir-riflessjoni tas-sinjal trasmess fuq il-linja.
2.5 Għażla tal-Provvista tal-Enerġija tas-Sistema
Għall-kombinazzjoni ta 'microcontroller rs {{0}} kejl u netwerk ta' kontroll, għandha tingħata prijorità għall-użu ta 'programm ta' provvista ta 'enerġija indipendenti għal kull nodu, fl-istess ħin, il-linja ta' l-enerġija ma tistax tinqasam ma ' RS -485 linja tas-sinjal b'kejbil multi-core. RS -485 Linja tas-sinjal għandha tkun magħżula miż-żona sezzjonali ta '0.75 mm2 jew aktar par mibrum ta' wajers minflok linja dritta ċatta, u l-għażla tal-provvista ta 'enerġija lineari TL750L05 milli l-għażla tal-provvista tal-enerġija li taqleb hija aktar xieraq. TL750L05 Irid ikollu kapaċitanza tal-ħruġ, jekk ma jkun hemm l-ebda kapaċitanza tal-ħruġ, il-vultaġġ tal-ħruġ għall-forma tal-mewġ tas-serrieq, it-tarf li qed jiżdied tal-forma tal-mewġ tas-serrieq bil-bidliet tal-vultaġġ tal-input, flimkien ma 'kapaċitanza tal-ħruġ, tista' trażżan il-fenomenu.
3 Programmazzjoni tas-Softwer
SN75LBC184 Fil-mod li jirċievi, a, b huwa l-input, r huwa l-output; Fil-mod tat-trasmissjoni, D huwa l-input, a, b huwa l-output. Meta d-direzzjoni tat-trasmissjoni tinbidel darba, jekk l-input ma jinbidilx, allura l-output huwa stat każwali f'dan il-ħin, sakemm l-istat ta 'input jinbidel darba, l-istat tal-ħruġ ikun determinat. Ovvjament, wara li ttrasferit mill-modalità ta 'trasmissjoni għall-mod ta' riċeviment, jekk R huwa baxx qabel il-bidla ta 'l-istatus A u B, u R għadu baxx fl-ewwel bit ta' bidu tad-dejta, is-CPU jaħseb li m'hemm l-ebda bidu tal-bidu f'dan il-ħin , u s-CPU ma jibdax jirċievi l-ewwel dejta sakemm isseħħ l-ewwel tarf li jaqa ', li jirriżulta fi żball ta' akkoljenza. Wara t-trasferiment mill-mod ta 'riċeviment għall-mod ta' trasmissjoni, qabel ma tinbidel id-d, jekk il-vultaġġ bejn A u B huwa baxx, u l-ewwel bit tal-bidu tad-dejta jintbagħat, il-vultaġġ bejn A u B għadu baxx, u m'hemm l-ebda bidu Bit fil-pinnijiet A u B, li jwasslu wkoll għal żball ta 'trasmissjoni. Is-soluzzjoni biex tingħeleb din il-konsegwenza hija: l-ospitanti jibgħat kontinwament żewġ kelmiet ta 'sinkronizzazzjoni, il-kelma ta' sinkronizzazzjoni biex tinkludi bidliet multipli tat-tarf (bħal 55H, {0 AAH), u jibgħat darbtejn (l-ewwel darba jista 'jirċievi żball injorat), ir-riċevitur jirċievi l-kelma ta 'sinkronizzazzjoni, id-dejta tista' tiġi trasmessa, u b'hekk tiżgura komunikazzjoni korretta.
Sabiex taħdem b'mod aktar affidabbli, fl-istat tal-karozzi tal-linja RS485 jirrikjedi dewmien xieraq qabel ma tibgħat u tirċievi data. Prattika speċifika tinsab fl-istat tat-trasmissjoni tad-dejta, l-ewwel sett tat-terminal tal-kontroll "1", dewmien 0. 5 ms jew hekk, u mbagħad tibgħat dejta valida, it-trasmissjoni tad-dejta titlesta, u mbagħad tittardja {0. 5 ms, is-sett tat-terminal tal-kontroll "0". Tali proċessar se jagħmel ix-xarabank ikollha proċess ta 'xogħol stabbli matul l-iswiċċ tal-istat.
Il-programm ta 'nodu ta' komunikazzjoni ta 'mikrokontrollur jista' bażikament jinqasam f'sitt taqsimiet ewlenin, li huma s-sezzjoni definita minn qabel, is-sezzjoni ta 'inizjalizzazzjoni, is-sezzjoni tal-programm prinċipali, is-sezzjoni ta' skoperta ta 'l-istatus tal-apparat, is-sezzjoni li tirċievi l-qafas u s-sezzjoni li tibgħat il-qafas. Il-parti definita minn qabel tiddefinixxi prinċipalment is-sinjali tal-handshake użati fil-komunikazzjoni, il-buffer użat biex isalva l-informazzjoni tal-apparat u l-varjabbli biex isalva n-numru tal-apparat ta 'dan in-nodu. Il-parti ta 'skoperta tal-istatus tal-apparat għandha tkun tista' tirreaġixxi kif xieraq meta sseħħ nuqqas ta 'ħardwer wara l-inizjalizzazzjoni tal-programm. It-taqsima ewlenija tal-programm għandha tkun tista 'tirċievi frejms tal-kmand u tirrispondi skont il-kontenut tal-kmand. Biex tqassar it-tul, biss il-kodiċi tat-taqsima tal-programm prinċipali huwa mogħti hawn.
4 Konklużjoni
Għalkemm hemm xi nuqqasijiet tal-bus RS -485, iżda minħabba d-disinn tal-linja tagħha huwa sempliċi, rħis, faċli biex tikkontrolla, sakemm id-dettalji jiġu ttrattati sew, f'xi applikazzjonijiet ta 'inġinerija xorta jista' jkollhom rwol tajjeb. Fil-qosor, iċ-ċavetta biex tissolva l-affidabbiltà tal-proġett qabel il-bidu tal-kostruzzjoni għandha tiġi kkunsidrata qabel il-miżuri li jistgħu jittieħdu sabiex issolvi l-problema fundamentalment, aktar milli tistenna sakemm l-inġinerija tard titranġa.