1問題
産業制御と測定の分野でより一般的に使用されるネットワークの1つは、産業制御機器ネットワークで構成されるRS -485通信インターフェイスを使用した物理層です。この通信インターフェイスは、多くのデバイスにとって非常に便利で、制御ネットワークを形成します。多くのプログラムの分析におけるマイクロコントローラー間の長距離通信を解決するための現在のソリューションから、単純な構造、低価格、通信距離、データ転送速度が適切であり、広く使用されているため、RS -485バス通信モードが適切であり、広く使用されています計装では、インテリジェントセンサー、集中制御、建築制御、監視、アラーム、およびその他のフィールド。ただし、RS485バス自己適応性があり、自己保護機能は脆弱であり、処理の詳細、しばしばコミュニケーションの障害やシステムの麻痺やその他の障害に注意を払わないなど、その他の欠点があるため、改善することが不可欠です。 RS -485バスの運用信頼性。
RS485通信インターフェイス概略図
2つのハードウェア回路設計の問題に注意する必要があります
2.1回路の基本原理
ノードのハードウェア回路設計は、図1に示されています。ここでは、RS -485インターフェイスチップSN75LBC184が使用されています。 5}}。5 Vは正常に動作できます。通常のRS -485チップと比較して、稲妻の影響に抵抗するだけでなく、最大8 kVの静電放電衝撃に耐えることができます。 33}} 0 V過渡パルス電圧。したがって、デバイスへの稲妻の損傷を防ぐことの信頼性を大幅に改善できます。シーンのより敵対的な環境の一部については、追加の保護コンポーネントなしで送信ラインに直接接続できます。また、チップにはユニークな設計があります。入力が開かれている場合、その出力が高く、受信機の入力ケーブルに開いた回路障害があることを保証でき、システムの通常の動作に影響しません。さらに、RS485標準入力インピーダンスの入力インピーダンスは2倍（24kΩ以上）のインピーダンスであるため、バスで64のトランシーバーを接続できます。チップは、スロープドライバーを制限するように内部的に設計されているため、出力信号エッジが急すぎないため、伝送ラインが高周波成分をあまり生成しないため、電磁干渉を効果的に抑制します。図1では、4インチのオプトカプラーTLP521では、マイクロコントローラーとSN75LBC184が信頼性の作業間の電気接続が完全に含まれていません。基本原理は次のとおりです。マイクロコントローラーp1。6=0の場合、フォトカプラーの光発光ダイオードが光を放出すると、光感受性トランジスタの伝導、高電圧（{{+5} v）の出力が選択されました。 RS485インターフェイスチップ、トランスミッションが可能になります。マイクロコントローラーp1。{6=1}が光電流を放出しない場合、光感受性トランジスタは導電性ではなく、RS485インターフェイスチップのRE端子が選択され、出力の低電圧（0 V）が選択され、受信が許可されます。R端子（受信端子）とD端子（送信端子）の原理SN75LBC184は上記に似ています。
2.2 rs -485のDEコンソールのデザイン
rs {-485バスによって構築されたハーフダプレックス通信システムでは、1つのノードのみが送信状態にあり、ネットワーク全体のいつでもバスにデータを送信でき、他のすべてのノードは受信状態にある必要があります。 。 2つのノードまたは2つ以上のノードがある場合、同時にバスにデータを送信すると、すべての送信者のデータ送信障害が発生します。したがって、システムの各ノードのハードウェア設計では、まず、このノードがバスにデータを送信する異常な条件によって引き起こされるバスデータの競合を回避しようとする必要があります。 MCS51シリーズのマイクロコントローラーを例として取ります。システムリセットにあるため、I/Oポートは出力が高くなります。インターフェイスチップでは、CPUリセット中にDe Highになり、このノードが送信状態になります。この時点でデータ送信データをバスに他のノードがある場合、データの送信が中断されて失敗します。また、ノードと通信ブロッキングの障害によりバス全体を引き起こします。システム。通信の安定性と信頼性を考慮して、各ノードの設計では、RS485バスインターフェイスチップトランスミッターピンを制御する必要があります。つまり、「1」のロジックのコントロールピン、つまり「1」のコントロールピン、 「0」のde end; 「0}」のロジックのコントロールピン、「{1 {0}}」のロジックのコントロールピン、「0}」のロジックのコントロールピン、 「{0」のロジックのコントロールピン、「0」のロジックのコントロールピン。 「0」コントロールピンがロジック「1」の場合、de側は「1」です。図1では、CPUピンP1.6をフォトカプラードライブDE端子を介してターミナルを介して、コントロールピンが高または異常なリセットになるように、SN75LBC184が常に受信状態にあるように、したがって、異常のためにハードウェアからのノードを効果的に回避することシステム全体の影響によって引き起こされる状況。これは、システム全体の信頼できるコミュニケーションの基礎を築きます。
さらに、回路にはウォッチドッグMAX813Lがあり、ノードにデッドループまたは他の障害がある場合、プログラムを自動的にリセットしてRS -485バスの制御を引き渡すことができます。これにより、ノードの障害によりシステム全体が排他的なバスにならないようになり、システム全体が麻痺します。
2.3バスの競合を避けるための設計
信頼できるバス通信を実現するために、ノードがバスを使用する必要があるときは、最初に送信されるデータがあるときにバスを聴きます。ハードウェアインターフェイスでは、最初にrs {{0}}}インターフェイスチップの[{0}}}}の受信ピンを反転させ、CPUの割り込みPIN int 0に接続します。図1では、INT0は光カプラーの出力に接続されています。バスがデータを送信している場合、SN75LBC184データ受信端（R端子）は、高レベルと低レベルの変化を示しています。現時点では、バスが「ビジー」であるかどうか、つまり、バスにノードがあるかどうかを知ることができます。 「アイドル」の場合、バスにアクセスできるようになり、バスの競合の問題をより適切に解決できます。これに基づいて、さまざまなメッセージの優先順位を定義することもできます。これにより、優先順位の高いメッセージを最初に送信できるため、リアルタイムシステムがさらに改善されます。この作業方法を採用した後、システム内のマスターとスレーブノードの区別はなくなり、各ノードはバスに平等にアクセスできるため、個々のノードの通信負担が重い状況を効果的に回避します。バスの利用率とシステムの通信効率を大幅に改善できるため、システムのリアルタイム応答が改善され、システム内の個々のノードが失敗しても、他のノードに影響しません。通常のコミュニケーションと通常の作業。これにより、システムの信頼性と安定性を高める方法で、システムの「危険」が分散化されます。
2.4 rs -485出力回路設計
図1、信号リミッターダイオードのVD1〜VD4では、その電圧レギュレータ値は、RS -485標準、VD1およびVD3のコンプライアンスを確保する必要があります。信号振幅が-7〜+12 vに制限されていること過電圧。 SN75LBC184信号出力では、通信の他の拡張からバスが影響を受けるのを防ぐために、ラインの特別な状況（rs {-485チップのノードなど）を考慮して、通信の他の拡張からバスが影響を受けるのを防ぐためにマシンのハードウェアの故障がバス通信全体に影響を与えないように、2つの20Ω抵抗R1とR2と直列に接続されています。アプリケーションシステムエンジニアリングのフィールド構造では、通信キャリアはねじれたペアであり、その特徴的なインピーダンスは約120Ωであるため、最初と端のRS485ネットワーク伝送ラインでのライン設計は、それぞれのそれぞれに接続する必要があります。 1 120ωマッチング抵抗（R3の図1など）は、ライン上の送信信号の反射を減らします。
2.5システム電源の選択
マイクロコントローラーrs {{{0}}}測定および制御ネットワークの組み合わせの場合、各ノードの独立電源プログラムの使用を優先する必要があります。 rs -485マルチコアケーブルを備えた信号線。 rs -485信号線は、平らな直線ではなく0.75 mm2以上のワイヤのペアの断面積から選択する必要があります。また、スイッチング電源の選択よりも線形電源TL750L05の選択適切な。 TL750L05には、出力容量がない場合、ソーチトゥース波形の出力電圧、入力電圧の変化を伴う鋸歯波形の立ち上がりエッジ、出力容量を抑制することができます。
3ソフトウェアプログラミング
SN75LBC184受信モードでは、A、Bは入力、Rは出力です。送信モードでは、dは入力、a、bは出力です。入力が変更されない場合、送信方向が1回変更されると、出力はこの時点でランダム状態になり、入力状態が1回変更されるまで、出力状態が決定されます。明らかに、送信モードから受信モードに転送した後、AとBステータスの変更の前にRが低い場合、Rが最初のデータ開始ビットでまだ低い場合、CPUは現時点ではスタートビットがないと考えています、そして、CPUは最初の下向きのエッジが発生するまで最初のデータを受け取り始めません。これにより、受信エラーが発生します。受信モードから送信モードに転送した後、Dが変化する前、AとBの間の電圧が低く、最初のデータ開始ビットが送信されると、AとBの間の電圧がまだ低く、開始はありませんAおよびBピンでビット。これにより、送信エラーも発生します。この結果を克服するための解決策は、ホストが2つの同期単語を継続的に送信し、同期単語を複数のエッジの変更（55H、0 AAHなど）を含めるために2回送信し、2回（初めてエラーを受け取ることがあり、無視）、受信者は同期ワードを受信し、データを送信できるため、正しい通信を確保できます。
より確実に作業するには、RS485ではバス状態の切り替えには、データを送信および受信する前に適切な遅延が必要です。特定のプラクティスはデータ送信状態にあり、最初の制御端子セット「1」、遅延0。 5ミリ秒、制御端子セット「0」。このような処理により、バスは州の切り替え中に安定した作業プロセスを備えています。
マイクロコントローラー通信ノードのプログラムは、基本的に6つのメインセクションに分割できます。これは、事前定義されたセクション、初期化セクション、メインプログラムセクション、デバイスステータス検出セクション、フレーム受信セクション、フレーム送信セクションです。事前定義された部分は、主に通信で使用されるハンドシェイク信号、デバイス情報を保存するために使用されるバッファー、およびこのノードのデバイス番号を保存するために変数を定義します。プログラムの初期化後にハードウェアの障害が発生した場合、デバイスステータスの検出部分は、それに応じて反応できるものとします。メインプログラムセクションは、コマンドフレームを受信し、それに応じてコマンドのコンテンツに応答できる必要があります。長さを短くするために、メインプログラムセクションのコードのみがここに記載されています。
4結論
RS {-485バスにはいくつかの欠点がありますが、詳細が適切に処理されている限り、ラインデザインのためにシンプルで安価で制御が簡単ですが、一部のエンジニアリングアプリケーションでは依然として良い役割を果たすことができます。要するに、建設開始前のプロジェクトの信頼性を解決するための鍵は、エンジニアリングが遅れて修復するまで待つのではなく、根本的に問題を解決するために取ることができる措置の前に考慮する必要があります。