1 Το πρόβλημα
Ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα δίκτυα στον τομέα του βιομηχανικού ελέγχου και μέτρησης είναι το φυσικό στρώμα χρησιμοποιώντας Rs -485 διεπαφή επικοινωνίας που αποτελείται από δίκτυο εξοπλισμού βιομηχανικού ελέγχου. Αυτή η διεπαφή επικοινωνίας μπορεί να είναι πολύ βολική για πολλές συσκευές για να σχηματίσει ένα δίκτυο ελέγχου. Από την τρέχουσα λύση για την επίλυση της επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων μεταξύ των μικροελεγκτών στην ανάλυση πολλών προγραμμάτων, η λειτουργία επικοινωνίας διαύλου Rs -485 λόγω απλής δομής, χαμηλής τιμής, απόστασης επικοινωνίας και μεταφοράς δεδομένων είναι κατάλληλος και χρησιμοποιείται ευρέως Στα όργανα, τους ευφυείς αισθητήρες, τον κεντρικό έλεγχο, τον έλεγχο των κτιρίων, την παρακολούθηση και τον συναγερμό και άλλα πεδία. Ωστόσο, το λεωφορείο RS485 Υπάρχει αυτοσυντηρούμενη λειτουργία αυτοπροστασίας είναι εύθραυστη και άλλες αδυναμίες, όπως η μη προσοχή σε ορισμένες λεπτομέρειες σχετικά με την επεξεργασία, συχνά την αποτυχία επικοινωνίας ή ακόμα και την παράλυση του συστήματος και άλλες αποτυχίες, οπότε είναι απαραίτητο να βελτιωθεί το Λειτουργική αξιοπιστία του διαύλου RS -485.
RS485 Σχηματικό διάγραμμα διεπαφής επικοινωνίας
2 ζητήματα σχεδιασμού κυκλώματος υλικού που πρέπει να γνωρίζετε
2.1 Βασική αρχή του κυκλώματος
Ο σχεδιασμός του κυκλώματος υλικού ενός κόμβου φαίνεται στο σχήμα 1, στον οποίο χρησιμοποιείται ένα -485 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ 5}}. 5 V μπορούν να λειτουργούν κανονικά. Σε σύγκριση με το συνηθισμένο τσιπ Rs -485, μπορεί όχι μόνο να αντισταθεί στην επίδραση της αστραπής και να αντέξει μέχρι και 8 kV ηλεκτροστατικής επίδρασης εκφόρτισης, το τσιπ ενσωμάτωσε τέσσερις μεταβατικούς σωλήνες προστασίας υπερβολικής τάσης, μπορεί να αντέξει έως και 4 {{{{{{{{{{ 33}} 0 V Μεταβατική τάση παλμού. Ως εκ τούτου, μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αξιοπιστία της πρόληψης της βλάβης του κεραυνού στη συσκευή. Για κάποιο από το πιο εχθρικό περιβάλλον της σκηνής, μπορεί να συνδεθεί άμεσα με τη γραμμή μετάδοσης χωρίς πρόσθετα εξαρτήματα προστασίας. Το τσιπ έχει επίσης ένα μοναδικό σχέδιο, όταν η είσοδος είναι ανοιχτή, η έξοδος του είναι υψηλή, η οποία μπορεί να εξασφαλίσει ότι το καλώδιο εισόδου του δέκτη έχει σφάλμα ανοιχτού κυκλώματος, δεν επηρεάζει την κανονική λειτουργία του συστήματος. Επιπλέον, η σύνθετη αντίσταση εισόδου για την τυπική αντίσταση εισόδου RS485 2 φορές (μεγαλύτερη ή ίση με 24 kΩ), ώστε να μπορείτε να συνδέσετε 64 πομποδέκτες στο λεωφορείο. Το τσιπ είναι εσωτερικά σχεδιασμένο για να περιορίσει τον οδηγό κλίσης, έτσι ώστε η άκρη του σήματος εξόδου να μην είναι πολύ απότομη, έτσι ώστε η γραμμή μετάδοσης να μην παράγει υπερβολικά συστατικά υψηλής συχνότητας, με αποτέλεσμα να πνίγει αποτελεσματικά την ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή. Στο Σχήμα 1, το τεσσάρων σε ένα οπτο-συζευγμένο TLP521 έτσι ώστε ο μικροελεγκτής και το SN75LBC184 εντελώς απαλλαγμένο από ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ του έργου της αξιοπιστίας. Η βασική αρχή είναι: Όταν ο μικροελεγκτής P1. Το τσιπ διασύνδεσης RS485, επιτρέποντας τη μετάδοση. Όταν ο μικροελεγκτής P1. 6=1, η δίοδος εκπομπής φωτοβολταϊκού φωτοβολταϊκού δεν εκπέμπει φως, το φωτοευαίσθητο τρανζίστορ δεν διεξάγει, η χαμηλή τάση εξόδου (0 V) επιτρέπεται η λήψη. Το SN75LBC184 είναι παρόμοιο με τα παραπάνω.
2.2 Σχεδιασμός της κονσόλας DE του Rs -485
Στο σύστημα επικοινωνίας μισής διπλής όψης που κατασκευάστηκε από το δίαυλο Rs -485, μόνο ένας κόμβος μπορεί να βρίσκεται στην κατάσταση μετάδοσης και να στέλνει δεδομένα στο λεωφορείο ανά πάσα στιγμή σε ολόκληρο το δίκτυο και όλοι οι άλλοι κόμβοι πρέπει να βρίσκονται στην κατάσταση λήψης . Εάν υπάρχουν 2 κόμβοι ή περισσότεροι από 2 κόμβους για την αποστολή δεδομένων στο δίαυλο ταυτόχρονα, θα οδηγήσει σε όλες τις αποτυχίες μετάδοσης δεδομένων του αποστολέα. Ως εκ τούτου, στον σχεδιασμό υλικού κάθε κόμβου του συστήματος, θα πρέπει πρώτα να επιδιώξει να αποφύγει τη σύγκρουση δεδομένων των λεωφορείων που προκαλούνται από μη φυσιολογικές συνθήκες που προκαλούν τον κόμβο αυτό να στείλει δεδομένα στο λεωφορείο. Πάρτε τη σειρά MCS51 των μικροελεγκτών ως παράδειγμα, επειδή βρίσκεται στο σύστημα επαναφοράς, οι θύρες εισόδου/εξόδου είναι υψηλές, εάν η θύρα I/O είναι άμεσα συνδεδεμένη με τον οδηγό που ενεργοποιεί το Terminal DE του Rs -485 chip interface, θα κάνει το DE High κατά τη διάρκεια της επαναφοράς της CPU, έτσι ώστε αυτός ο κόμβος να βρίσκεται στην κατάσταση αποστολής. Εάν υπάρχουν άλλοι κόμβοι στο λεωφορείο που στέλνουν δεδομένα αυτή τη στιγμή, η μετάδοση δεδομένων θα διακόπτεται και αποτυγχάνει ή ακόμη και θα προκαλέσει ολόκληρο το λεωφορείο λόγω της αποτυχίας ενός κόμβου και μπλοκάρισμα επικοινωνίας, γεγονός που με τη σειρά του επηρεάζει την κανονική λειτουργία του συνόλου σύστημα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σταθερότητα και την αξιοπιστία της επικοινωνίας, στο σχεδιασμό κάθε κόμβου θα πρέπει να ελέγχει τον ακροδέκτη πομπού τσιπ διώροφων διαύλων RS485, έχει σχεδιαστεί για να έχει το τέλος της αντίστροφης λογικής, δηλαδή τον πείρο ελέγχου για τη λογική του "1", του De τέλος του "0"; pin control για τη λογική του "0", ο πείρος ελέγχου για τη λογική του "{{1 0}", ο πείρος ελέγχου για τη λογική του "{{12}", το Pin Control για τη λογική του "0", ο πείρος ελέγχου για τη λογική του "0". "0" Όταν ο πείρος ελέγχου είναι λογική '1', η πλευρά DE είναι '1'. Στο Σχήμα 1, ο ακροδέκτης CPU P1.6 μέσω του τερματικού DE DE DE DE DE DE, έτσι ώστε ο πείρος ελέγχου να είναι υψηλός ή μη φυσιολογική επαναφορά, έτσι ώστε το SN75LBC184 να βρίσκεται πάντα στην κατάσταση λήψης, αποφεύγοντας έτσι αποτελεσματικά τον κόμβο από το υλικό λόγω του μη φυσιολογικού κατάσταση που προκαλείται από τον αντίκτυπο ολόκληρου του συστήματος. Αυτό θέτει το θεμέλιο για την αξιόπιστη επικοινωνία ολόκληρου του συστήματος.
Επιπλέον, υπάρχει ένας παρατηρητής MAX813L στο κύκλωμα, το οποίο μπορεί να επαναφέρει αυτόματα το πρόγραμμα και να παραδώσει τον έλεγχο του δίαυλου Rs -485 όταν ο κόμβος έχει νεκρό βρόχο ή άλλα σφάλματα. Αυτό εξασφαλίζει ότι ολόκληρο το σύστημα δεν θα είναι αποκλειστικό λεωφορείο λόγω της αποτυχίας ενός κόμβου, με αποτέλεσμα την παράλυση ολόκληρου του συστήματος.
2.3 Σχεδιασμός για την αποφυγή σύγκρουσης λεωφορείων
Όταν ένας κόμβος πρέπει να χρησιμοποιήσει το λεωφορείο, για να πραγματοποιήσει αξιόπιστη επικοινωνία λεωφορείων, ακούστε πρώτα το λεωφορείο όταν υπάρχουν δεδομένα που πρέπει να σταλούν. Στη διασύνδεση υλικού, πρώτα αναστρέψτε τον ακροδέκτη λήψης δεδομένων του rs {0}}} chip interface και συνδέστε το με το PIN διακόπτης int 0 της CPU. Στο σχήμα 1, το INT0 συνδέεται με την έξοδο του οπτικού συζευγμένου. Όταν ο δίαυλος μεταδίδει δεδομένα, τα δεδομένα SN75LBC184 που λαμβάνουν άκρο (τερματικό) δείχνουν μια αλλαγή στα υψηλά και χαμηλά επίπεδα, η χρήση της CPU που παράγεται από την πτώση της άκρης της διακοπής (μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να διερευνήσει το δρόμο), Μπορείτε να μάθετε αυτή τη στιγμή αν το λεωφορείο είναι "απασχολημένο", δηλαδή, είτε υπάρχει ένας κόμβος στο λεωφορείο επικοινωνεί. Εάν "αδρανείς", μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση στο λεωφορείο, το οποίο επιλύει καλύτερα το πρόβλημα των συγκρούσεων λεωφορείων. Σε αυτή τη βάση, μπορείτε επίσης να καθορίσετε την προτεραιότητα των διαφόρων μηνυμάτων, έτσι ώστε τα μηνύματα υψηλής προτεραιότητας να μπορούν πρώτα να σταλούν, βελτιώνοντας έτσι περαιτέρω το σύστημα σε πραγματικό χρόνο. Μετά την υιοθέτηση αυτού του τρόπου εργασίας, δεν υπάρχει πλέον διάκριση μεταξύ κύριων και σκλάβων κόμβων στο σύστημα και κάθε κόμβος έχει ίση πρόσβαση στο λεωφορείο, αποφεύγοντας έτσι την κατάσταση όπου το βάρος της επικοινωνίας των μεμονωμένων κόμβων είναι βαρύ. Ο ρυθμός αξιοποίησης του λεωφορείου και η αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας του συστήματος μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά, έτσι ώστε η ανταπόκριση του συστήματος σε πραγματικό χρόνο να έχει βελτιωθεί και ακόμη και αν αποτύχει οι μεμονωμένοι κόμβοι στο σύστημα, δεν θα επηρεάσει τους άλλους κόμβους του την κανονική επικοινωνία και την κανονική εργασία. Αυτό καθιστά τον "κίνδυνο" του συστήματος αποκεντρωμένου, με έναν τρόπο να ενισχύσει την αξιοπιστία και τη σταθερότητα του συστήματος.
2.4 RS -485 Σχεδίαση κυκλώματος εξόδου
Στο σχήμα 1, VD1 ~ VD4 για τη δίοδο του περιοριστή σήματος, η τιμή ρυθμιστή τάσης θα πρέπει να εξασφαλίσει τη συμμόρφωση με τα πρότυπα Rs -485, VD1 και VD3 για να λάβετε 12 V, VD2 και VD4 για να λάβετε 7 V, προκειμένου να εξασφαλιστεί ότι το πλάτος σήματος περιορίζεται στο -7 ~ +12 V μεταξύ της δυνατότητας περαιτέρω βελτίωσης της αντίστασης υπερνικά. Λαμβάνοντας υπόψη τις ειδικές συνθήκες της γραμμής (όπως ο κόμβος του rs -485 chip είναι βραχυκυκλώματα), προκειμένου να αποφευχθεί η επίκριση του λεωφορείου από άλλες επεκτάσεις της επικοινωνίας, στην έξοδο σήματος SN75LBC184 συνδέεται σε σειρά με δύο αντιστάσεις 20 Ω R1 και R2, έτσι ώστε οι αποτυχίες του υλικού του μηχανήματος να μην επηρεάζονται ολόκληρη η επικοινωνία με το λεωφορείο. Στην κατασκευή πεδίου της μηχανικής του συστήματος εφαρμογών, λόγω του φορέα επικοινωνίας είναι ένα στριμμένο ζεύγος, η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση περίπου 120 Ω, έτσι ώστε ο σχεδιασμός γραμμής, στη γραμμή μετάδοσης δικτύου RS485 στην αρχή και στο τέλος Το 1 120 Ω αντίσταση αντιστοίχισης (όπως το σχήμα 1 στο R3), προκειμένου να μειωθεί η αντανάκλαση του μεταδιδόμενου σήματος στη γραμμή.
2.5 Επιλογή τροφοδοσίας συστήματος
For the combination of microcontroller RS{{0}} measurement and control network, should be given priority to the use of independent power supply program for each node, at the same time, the power line can not be shared with the RS -485 γραμμή σήματος με καλώδιο πολλαπλών πυρήνων. Η γραμμή σήματος RS -485 θα πρέπει να επιλεγεί από την επιφάνεια διατομής 0,75 mm2 ή πιο στριμμένο ζεύγος καλωδίων και όχι επίπεδη ευθεία γραμμή και η επιλογή γραμμικής τροφοδοσίας TL750L05 από την επιλογή της τροφοδοσίας μεταγωγής είναι περισσότερο κατάλληλος. Το TL750L05 πρέπει να έχει χωρητικότητα εξόδου, εάν δεν υπάρχει χωρητικότητα εξόδου, η τάση εξόδου για την κυματομορφή του πριονιού, η αυξανόμενη άκρη της κυματομορφής των πριονιών με τις αλλαγές της τάσης εισόδου, καθώς και την χωρητικότητα εξόδου, μπορείτε να καταστέλλετε το φαινόμενο.
3 Προγραμματισμός λογισμικού
SN75LBC184 Στη λειτουργία λήψης, a, b είναι η είσοδος, r είναι η έξοδος. Στη λειτουργία μετάδοσης, το D είναι η είσοδος, a, b είναι η έξοδος. Όταν η κατεύθυνση μετάδοσης αλλάζει μία φορά, εάν η είσοδος δεν αλλάξει, τότε η έξοδος είναι τυχαία κατάσταση αυτή τη στιγμή, μέχρι να αλλάξει η κατάσταση εισόδου μία φορά, η κατάσταση εξόδου καθορίζεται. Προφανώς, μετά τη μεταφορά από τη λειτουργία μετάδοσης στη λειτουργία λήψης, εάν το R είναι χαμηλό πριν από την αλλαγή της κατάστασης Α και Β και το R εξακολουθεί να είναι χαμηλή στο πρώτο bit έναρξης δεδομένων, η CPU πιστεύει ότι δεν υπάρχει bit start αυτή τη στιγμή , και η CPU δεν αρχίζει να λαμβάνει τα πρώτα δεδομένα μέχρι να εμφανιστεί η πρώτη πτώση άκρη, γεγονός που θα οδηγήσει σε σφάλμα υποδοχής. Μετά τη μεταφορά από τη λειτουργία λήψης στη λειτουργία μετάδοσης, πριν από την αλλαγή D, εάν η τάση μεταξύ Α και Β είναι χαμηλή και αποστέλλεται το πρώτο bit έναρξης δεδομένων, η τάση μεταξύ Α και Β εξακολουθεί να είναι χαμηλή και δεν υπάρχει εκκίνηση bit στις ακίδες a και b, οι οποίες θα οδηγήσουν επίσης σε σφάλμα μετάδοσης. Η λύση για την αντιμετώπιση αυτής της συνέπειας είναι: ο κεντρικός υπολογιστής στέλνει συνεχώς δύο λέξεις συγχρονισμού, τη λέξη συγχρονισμού για να συμπεριλάβει πολλαπλές αλλαγές άκρων (όπως 55h, 0 aah) και να στείλετε δύο φορές (η πρώτη φορά μπορεί να λάβει σφάλμα και αγνοείται), ο δέκτης λαμβάνει τη λέξη συγχρονισμού, τα δεδομένα μπορούν να μεταδοθούν, εξασφαλίζοντας έτσι τη σωστή επικοινωνία.
Προκειμένου να λειτουργήσει πιο αξιόπιστα, στη μετατροπή της κατάστασης του λεωφορείου RS485 απαιτεί μια κατάλληλη καθυστέρηση πριν από την αποστολή και λήψη δεδομένων. Η συγκεκριμένη πρακτική βρίσκεται στην κατάσταση μετάδοσης δεδομένων, το πρώτο σύνολο ακροδεκτών ελέγχου "1", καθυστέρηση 0. 5 ms, το σύνολο τερματικών ελέγχου "0". Μια τέτοια επεξεργασία θα κάνει το λεωφορείο να έχει μια σταθερή διαδικασία εργασίας κατά τη διάρκεια της μεταγωγής του κράτους.
Το πρόγραμμα ενός κόμβου επικοινωνίας μικροελεγκτή μπορεί ουσιαστικά να χωριστεί σε έξι κύρια τμήματα, τα οποία είναι η προκαθορισμένη ενότητα, η ενότητα αρχικοποίησης, η ενότητα κύριου προγράμματος, η ενότητα ανίχνευσης της κατάστασης της συσκευής, η ενότητα λήψης πλαισίου και η ενότητα αποστολής πλαισίου. Το προκαθορισμένο τμήμα ορίζει κυρίως τα σήματα χειραψίας που χρησιμοποιούνται στην επικοινωνία, το buffer που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση των πληροφοριών της συσκευής και τη μεταβλητή για την αποθήκευση του αριθμού της συσκευής αυτού του κόμβου. Το μέρος ανίχνευσης κατάστασης της συσκευής πρέπει να είναι σε θέση να αντιδράσει ανάλογα όταν εμφανίζεται μια αποτυχία υλικού μετά την αρχικοποίηση του προγράμματος. Το κύριο τμήμα του προγράμματος θα πρέπει να μπορεί να λαμβάνει πλαίσια εντολών και να ανταποκρίνεται ανάλογα στο περιεχόμενο της εντολής. Για να μειωθεί το μήκος, δίνεται μόνο ο κώδικας του τμήματος του κύριου προγράμματος.
4 Συμπέρασμα
Παρόλο που υπάρχουν κάποιες αδυναμίες του λεωφορείου Rs -485, αλλά λόγω του σχεδιασμού γραμμής του είναι απλός, φθηνός, εύκολος στον έλεγχο, εφόσον οι λεπτομέρειες αντιμετωπίζονται καλά, σε ορισμένες μηχανικές εφαρμογές μπορούν ακόμα να διαδραματίσουν καλό ρόλο. Εν ολίγοις, το κλειδί για την επίλυση της αξιοπιστίας του έργου πριν από την έναρξη της κατασκευής θα πρέπει να ληφθεί υπόψη πριν από τα μέτρα που μπορούν να ληφθούν έτσι ώστε να ληφθούν θεμελιωδώς το πρόβλημα, αντί να περιμένουν μέχρι την καθυστερημένη μηχανική να επιδιορθωθεί.