1 Sorun
Endüstriyel kontrol ve ölçüm alanında daha yaygın olarak kullanılan ağlardan biri, endüstriyel kontrol ekipmanı ağından oluşan RS -485 iletişim arayüzü kullanan fiziksel katmandır. Bu iletişim arayüzü, bir kontrol ağı oluşturmak için birçok cihaz için çok uygun olabilir. Mevcut çözümden, birçok programın analizinde mikrodenetleyiciler arasındaki uzun mesafeli iletişimi çözmek için, basit bir yapı nedeniyle RS -485 Bus iletişim modu, düşük fiyat, iletişim mesafesi ve veri aktarım hızı uygundur ve yaygın olarak kullanılır Enstrümantasyon, akıllı sensörler, merkezi kontrol, bina kontrolü, izleme ve alarm ve diğer alanlarda. Bununla birlikte, RS485 BUS Kendinden uyarlanabilir, kendini koruma işlevi kırılgandır ve işlemin bazı ayrıntılarına, genellikle iletişim başarısızlığına veya hatta sistem felci ve diğer başarısızlıklara dikkat etmemesi gibi diğer eksikliklerdir, bu nedenle RS -485 veri yolunun operasyonel güvenilirliği.
RS485 İletişim Arayüzü Şematik Şeması
Farkında olmak için 2 donanım devresi tasarım sorunu
2.1 Temel devre prensibi
Bir düğümün donanım devresi tasarımı, Şekil 1'de gösterilmiştir, burada tek bir güç kaynağı VCC'yi benimseyen, +3 ila {{{{{+3 aralığındaki voltajın kullanıldığı bir RS -485 arayüz çipi SN75LBC184 kullanılır. 5}}. 5 V normal çalışabilir. Sıradan RS -485 çipi ile karşılaştırıldığında, sadece yıldırım etkisine direnebilir ve 8 kV'ye kadar elektrostatik deşarj etkisine dayanabilir, çip entegre dört geçici aşırı voltaj koruma tüpü, 4'e kadar dayanabilir {{ 33}} 0 V geçici darbe voltajı. Bu nedenle, cihazda yıldırım hasarını önlemenin güvenilirliğini önemli ölçüde artırabilir. Sahnenin daha düşmanca ortamlarından bazıları için, herhangi bir ek koruma bileşeni olmadan doğrudan iletim hattına bağlanabilir. Çip ayrıca benzersiz bir tasarıma sahiptir, giriş açık devre olduğunda, alıcı giriş kablosunun açık devre hatasına sahip olmasını sağlayabilen çıkışı yüksektir, sistemin normal çalışmasını etkilememiştir. Buna ek olarak, 2 kat RS485 standart giriş empedansı için giriş empedansı (24 kΩ'dan daha büyük veya daha büyük), böylece 64 alıcı -vericiyi otobüste bağlayabilirsiniz. Çip, eğim sürücüsünü sınırlamak için dahili olarak tasarlanmıştır, böylece çıkış sinyali kenarı çok dik olmaz, böylece iletim hattı çok fazla yüksek frekanslı bileşen üretmez, böylece elektromanyetik paraziti etkili bir şekilde boğar. Şekil 1'de, mikrodenetleyici ve SN75LBC184'ün güvenilirliğin çalışması arasında tamamen elektriksel bağlantısı içermeyen dört arada opto-koupler TLP521. Temel prensip: Mikrodenetleyici P1. 6=0, fotokuplör ışık yayan diyot ışığı, ışığa duyarlı transistör iletimini, yüksek bir voltajın (+5 v) yayını yayar, de ucunu seçer RS485 arayüz çipi, iletime izin verir. Mikrodenetleyici P1. 6=1, fotokupler ışık yayan diyot ışık yaymadığında, ışığa duyarlı transistör yürütülmez, düşük voltaj (0 v), RS485 arayüz çipinin RE terminali seçilir ve resepsiyona izin verilir. SN75LBC184 yukarıdakilere benzer.
2.2 Rs DE konsolunun tasarımı -485
Rs -485 veri yolu tarafından oluşturulan yarım çift yönlü iletişim sisteminde, yalnızca bir düğüm iletim durumunda olabilir ve tüm ağda herhangi bir anda veri gönderebilir ve diğer tüm düğümler alıcı durumda olmalıdır. . Aynı anda veri yoluna veri göndermek için 2 veya 2'den fazla düğüm varsa, gönderenin tüm veri iletim hatasına yol açacaktır. Bu nedenle, sistemin her düğümünün donanım tasarımında, önce bu düğümün veri yoluna veri göndermesine neden olan anormal koşulların neden olduğu veri yolu verileri çatışmasından kaçınmaya çalışmalıdır. Örnek olarak MCS51 serisi mikrodenetleyici serisini alın, sistem sıfırlamasında olduğu için, G/Ç bağlantı noktası doğrudan sürücüye bağlanmışsa, G/Ç bağlantı noktaları yüksek çıktı -485 Arayüz çipi, CPU sıfırlama sırasında de yükselir, böylece bu düğüm gönderme durumunda olur. Beyçte şu anda veri gönderen başka düğümler varsa, veri iletimi kesintiye uğrayacak ve başarısız olacak veya hatta bir düğümün ve iletişim engellemesinin başarısızlığı nedeniyle tüm veri yoluna neden olacak ve bu da tümünün normal çalışmasını etkiler. sistem. İletişimin stabilitesini ve güvenilirliğini dikkate alarak, her bir düğümün tasarımında RS485 veri yolu arayüzü çip vericisi pin, ters mantığın bitişini, yani "1" mantığının kontrol pini için tasarlanmıştır. "0" nin sonu; "0" mantığı için kontrol pimi, "{{1 0}}" mantığı için kontrol pimi, "0" mantığı için kontrol pimi, "0" mantığı için kontrol pimi, "0" mantığı için kontrol pimi. "0" Kontrol pimi '1' mantık olduğunda, DE tarafı '1' dir. Şekil 1'de, CPU pimi P1.6, fotokuplör tahrik de terminalinden, böylece kontrol pimi yüksek veya anormal sıfırlama için SN75LBC184 her zaman alıcı durumdadır, böylece anormal nedeniyle donanımdan düğümden etkili bir şekilde kaçınır. tüm sistemin etkisinin neden olduğu durum. Bu, tüm sistemin güvenilir iletişiminin temelini oluşturur.
Buna ek olarak, devrede, programı otomatik olarak sıfırlayabilen ve düğümde ölü bir döngü veya diğer hatalar olduğunda RS -485 veri yolunun kontrolünü teslim edebilen bir WatchDog Max813L vardır. Bu, bir düğümün arızalanması nedeniyle tüm sistemin özel bir veri yolu olmasını sağlar ve bu da tüm sistemin felci ile sonuçlanır.
2.3 Otobüs çatışmasını önlemek için tasarım
Bir düğümün otobüsü kullanması gerektiğinde, güvenilir veri yolu iletişimini gerçekleştirmek için, gönderilecek veriler olduğunda önce otobüsü dinleyin. Donanım arayüzünde, önce RS {{0}} arayüz çipinin veri alıcı pimini ters çevirin ve CPU'nun int 0 kesme pinine bağlayın. Şekil 1'de INT0, opto-kuplinin çıkışına bağlanır. Bus veri iletirken, SN75LBC184 Veri Alma Sonu (R terminali), yüksek ve düşük seviyelerde bir değişiklik gösterir, kesmenin düşen kenarı tarafından üretilen CPU'nun kullanımı (yolu sorgulamak için de kullanılabilir). Şu anda otobüsün "meşgul" olup olmadığını, yani veri yolu üzerinde bir düğüm olup olmadığını öğrenebilirsiniz. "Boşta" ise, otobüs çatışmaları sorununu daha iyi çözen otobüse erişebilirsiniz. Bu temelde, çeşitli mesajların önceliğini de tanımlayabilirsiniz, böylece önce yüksek öncelikli mesajlar gönderilebilir, böylece gerçek zamanlı sistemi daha da geliştirir. Bu çalışma şeklini benimsedikten sonra, artık sistemdeki ana ve köle düğümleri arasında bir ayrım yoktur ve her düğüm veri yoluna eşit erişime sahiptir, bu nedenle tek tek düğümlerin iletişim yükünün ağır olduğu durumdan etkili bir şekilde kaçınmaktadır. BUS'un kullanım oranı ve sistemin iletişim verimliliği büyük ölçüde geliştirilebilir, böylece sistemin gerçek zamanlı tepkisi iyileştirilmiş ve sistemdeki tek tek düğümler başarısız olsa bile, diğer düğümleri etkilemez. Normal iletişim ve normal çalışma. Bu, sistemin güvenilirliğini ve istikrarını artıracak şekilde sistemin "tehlike" ademi merkeziyetsiz hale getirir.
2.4 Rs -485 Çıkış Devresi Tasarımı
Şekil 1'de, sinyal sınırlayıcı diyotu için VD1 ~ VD4'te, voltaj regülatör değeri, RS -485 standardı, VD1 ve VD3'e uyum sağlamalı ve 12 V, VD2 ve VD4 alacak şekilde 7 V almalıdır. Sinyal genliğinin, aşırı gerilime karşı direnci daha da artırma yeteneği arasındaki -7 +12 V ile sınırlı olması. Çizginin özel koşulları dikkate alındığında (RS -485 çipinin bir düğümü gibi) kısa devre bozulmasıdır), SN75LBC184 sinyal çıkışında iletişimin diğer uzantılarından elde edilen veri yolu etkilenmesini önlemek için Seri olarak iki 20 Ω direnç R1 ve R2 ile bağlanır, böylece makinenin donanım arızaları tüm veri yolu iletişiminin etkilenmesini sağlamaz. Alanda Uygulama Sistemi Mühendisliği'nin yapımında, iletişim taşıyıcısı bükülmüş bir çift, yaklaşık 120 Ω karakteristik empedansı, bu nedenle başlangıç ve bitişteki RS485 ağ iletim hattında çizgi tasarımı her birine bağlanmalıdır. İletilen sinyalin çizgi üzerindeki yansımasını azaltmak için 1 120 ω eşleşen direnç (R3'teki Şekil 1 gibi).
2.5 Sistem Güç Kaynağı Seçimi
Mikrodenetleyici RS {{0}}} ölçüm ve kontrol ağının kombinasyonu için, her düğüm için bağımsız güç kaynağı programının kullanımına öncelik verilmelidir, aynı zamanda güç hattı ile paylaşılamaz Çok çekirdekli bir kablolu RS -485 sinyal hattı. Rs -485 Sinyal hattı, düz düz çizgi yerine 0.75 mm2 veya daha fazla bükülmüş kablo kesit alanından ve anahtarlama güç kaynağının seçiminden daha fazla doğrusal güç kaynağı TL750L05'in seçilmesinden seçilmelidir. uygun. TL750L05, çıkış kapasitansına sahip olmalı, çıkış kapasitansı yoksa, testere dişi dalga formu için çıkış voltajı, testere dişi dalga formunun yükselen kenarı, giriş voltajı değişiklikleri ile artı çıkış kapasitansı, fenomeni baskılayabilirsiniz.
3 Yazılım Programlaması
Sn75LBC184 Alıcı modda, A, B giriştir, R çıktıdır; İletim modunda, D girişidir, A, B çıkıştır. Şanzıman yönü bir kez değiştirildiğinde, giriş değişmezse, çıkış şu anda, giriş durumu bir kez değişene kadar çıkış durumu belirlenene kadar rastgele bir durumdur. Açıkçası, iletim modundan alma moduna aktarıldıktan sonra, A ve B durumunun değişiminden önce R düşükse ve ilk veri başlangıç bitinde R hala düşükse, CPU şu anda başlangıç biti olmadığını düşünüyor ve CPU, ilk düşen kenar oluşana kadar ilk verileri almaya başlamaz, bu da bir alım hatasına neden olur. Alma modundan iletim moduna aktarıldıktan sonra, D değişikliğinden önce, A ve B arasındaki voltaj düşükse ve ilk veri başlatma biti gönderilirse, A ve B arasındaki voltaj hala düşük ve başlangıç yok A ve B pimlerini biraz geçirin, bu da bir iletim hatasına yol açacaktır. Bu sonucun üstesinden gelmek için çözüm şunlardır: Konak sürekli olarak iki senkronizasyon kelimesi gönderir, senkronizasyon kelimesi 55H, 0 aah gibi) ve iki kez gönderir (ilk kez bir hata alabilir ve göz ardı edildi), alıcı senkronizasyon kelimesini alır, veriler iletilebilir, böylece doğru iletişimi sağlar.
Daha güvenilir bir şekilde çalışabilmek için, RS485 otobüs durumu anahtarlamasında veri göndermeden ve almadan önce uygun bir gecikme gerektirir. Özel uygulama veri iletim durumunda, ilk kontrol terminali "1", gecikme 0. 5 ms veya daha sonra geçerli veriler gönderir ve sonra veri iletimi tamamlanır ve sonra 0 gecikir. 5 ms, kontrol terminali seti "0". Böyle bir işlem, devlet anahtarlama sırasında otobüsün istikrarlı bir çalışma sürecine sahip olmasını sağlayacaktır.
Mikrodenetleyici iletişim düğümünün programı temel olarak önceden tanımlanmış bölüm, başlatma bölümü, ana program bölümü, cihaz durumu algılama bölümü, çerçeve alma bölümü ve çerçeve gönderme bölümü olan altı ana bölüme ayrılabilir. Önceden tanımlanmış parça esas olarak iletişimde kullanılan el sıkışma sinyallerini, cihaz bilgilerini kaydetmek için kullanılan arabellek ve bu düğümün cihaz numarasını kaydetmek için değişkeni tanımlar. Cihaz durumu algılama kısmı, program başlatma işleminden sonra bir donanım arızası meydana geldiğinde buna göre tepki verebilmelidir. Ana program bölümü komut çerçeveleri alabilmeli ve komutun içeriğine göre yanıt verebilmelidir. Uzunluğu kısaltmak için burada yalnızca ana program kodu verilmiştir.
4 Sonuç
RS -485 otobüsünün bazı eksiklikleri olmasına rağmen, hat tasarımı nedeniyle basit, ucuz, kontrol edilmesi kolay, ayrıntılar iyi işlendiği sürece, bazı mühendislik uygulamaları hala iyi bir rol oynayabilir. Kısacası, inşaatın başlamasından önce projenin güvenilirliğini çözmenin anahtarı, sorunu geç mühendisliğin düzeltmek için beklemek yerine temelde çözülebilecek önlemlerden önce dikkate alınmalıdır.