ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของบัส RS485 และวิธีการแก้ไขปัญหา

ในการสื่อสารทางไกล-ระหว่าง MCU ในโปรแกรมจำนวนหนึ่ง RS485 เนื่องจากการออกแบบฮาร์ดแวร์ที่เรียบง่าย ควบคุมง่าย ต้นทุนต่ำ และข้อดีอื่นๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติในโรงงาน การควบคุมทางอุตสาหกรรม การตรวจสอบชุมชน การรายงานอัตโนมัติด้านการอนุรักษ์น้ำ และสาขาอื่นๆ อย่างไรก็ตาม บัส RS485 ในด้านการป้องกัน-การรบกวน การปรับตัว-ด้วยตนเอง ประสิทธิภาพการสื่อสาร และข้อบกพร่องด้านอื่นๆ ยังคงมีอยู่ รายละเอียดบางส่วนของการจัดการที่ไม่เหมาะสมมักจะนำไปสู่ความล้มเหลวในการสื่อสาร หรือแม้แต่ระบบอัมพาตและความล้มเหลวอื่นๆ ดังนั้นเพื่อปรับปรุงโปรแกรมการจับคู่ประหยัดพลังงาน-อื่นๆ ก็คือการจับคู่ RC โดยใช้ตัวเก็บประจุ C

การใช้ตัวเก็บประจุ C เพื่อแยกส่วนประกอบ DC คุณสามารถประหยัดพลังงานส่วนใหญ่ได้ แต่ค่าความจุ C เป็นจุดที่ยากลำบาก คุณต้องประนีประนอมระหว่างการใช้พลังงานและคุณภาพที่ตรงกัน นอกเหนือจากสองข้างต้นแล้วยังมีโปรแกรมจับคู่ไดโอด โปรแกรมนี้ไม่สามารถบรรลุการจับคู่ที่แท้จริง แต่ใช้เอฟเฟกต์การหนีบของไดโอด ทำให้สัญญาณที่สะท้อนอ่อนลงอย่างรวดเร็วเพื่อปรับปรุงคุณภาพสัญญาณ ผลการประหยัดพลังงานมีความสำคัญ

(2) ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นของการกำหนดค่าเทอร์มินัล RO และ DI-

ข้อมูลการสื่อสารแบบอะซิงโครนัสจะถูกส่งในรูปแบบของไบต์ และก่อนที่จะส่งแต่ละไบต์ การจับมือกันจะเกิดขึ้นด้วยบิตเริ่มต้น-ในระดับต่ำ เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณรบกวนกระตุ้น RO (เอาต์พุตของตัวรับ) โดยไม่ได้ตั้งใจเพื่อสร้างการกระโดดเชิงลบ เพื่อให้ MCU ที่ฝั่งรับเข้าสู่สถานะรับ ขอแนะนำให้เชื่อมต่อ RO เข้ากับตัวต้านทานแบบดึงขึ้น-ภายนอก 10kΩ

(3) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบเปิดทำงานบนชิป RS485 ในสถานะอินพุตที่ได้รับ

สำหรับขั้วต่อควบคุมตัวรับส่งสัญญาณ TC ขอแนะนำให้ใช้พิน MCU ผ่านอินเวอร์เตอร์ในการควบคุม ไม่แนะนำให้ใช้พิน MCU โดยตรงในการควบคุม เพื่อป้องกันการรบกวนบัสเมื่อเปิด MCU ดังแสดงในรูปที่ 4

(4) การแยกรถบัส

บัส RS485 สำหรับอินเทอร์เฟซสายสอง-แบบขนาน เมื่อชิปทำงานล้มเหลวอาจทำให้บัส "ดึงตาย" ดังนั้น -พอร์ตสายทั้งสอง VA, VB และบัสควรแยกออกจากกัน โดยปกติจะอยู่ใน VA, VB และบัสระหว่างแต่ละชุดของตัวต้านทาน PTC 4 ~ 10Ω ในเวลาเดียวกันกับกราวด์ทั่วไดโอด TVS 5V เพื่อขจัดสัญญาณรบกวนจากไฟกระชากในสาย หากไม่มีตัวต้านทาน PTC และไดโอด TVS คุณสามารถแทนที่ด้วยตัวต้านทานธรรมดาและตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้

(5) การเลือกชิปที่เหมาะสม

ตัวอย่างเช่น เพื่อป้องกันผลกระทบของแม่เหล็กไฟฟ้า (ฟ้าผ่า) ที่รุนแรงต่ออุปกรณ์ภายนอก ขอแนะนำให้ใช้ชิปฟ้าผ่า 75LBC184 ของ TI ซึ่งเป็นจำนวนโหนดที่จำเป็นสำหรับ SIPEX SP485R ซึ่งเป็นอุปกรณ์เสริมจำนวนมากขึ้น

2.การกำหนดค่าเครือข่าย RS485

(1) จำนวนโหนดเครือข่าย

จำนวนโหนดเครือข่ายและความสามารถของชิปขับเคลื่อน RS485 ที่เลือก และอิมพีแดนซ์อินพุตของตัวรับ เช่น ค่าสูงสุดที่กำหนด 75LBC184 ที่ 64 จุด, ค่าสูงสุดที่ระบุ SP485R ที่ 400 จุด เมื่อใช้ในทางปฏิบัติ เนื่องจากความยาวของสายเคเบิล เส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟ การกระจายเครือข่าย อัตราการส่งข้อมูลจะแตกต่างกัน จำนวนโหนดที่แท้จริงจึงไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าทางทฤษฎี ตัวอย่างเช่น หากใช้ 75LBC184 ในเครือข่าย RS485 ที่มีการกระจาย 500 ม. และจำนวนโหนดเกิน 50 หรืออัตรามากกว่า 9.6kb/s ความน่าเชื่อถือของงานจะลดลงอย่างมาก โดยปกติแล้วจำนวนโหนดที่แนะนำตามค่าสูงสุดของชิป RS485 คือ 70% ของการเลือก อัตราการส่งข้อมูล 1200 ~ 9600b / s ระหว่างการเลือก ระยะการสื่อสาร 1 กม. หรือน้อยกว่า จากประสิทธิภาพการสื่อสาร จำนวนโหนด ระยะการสื่อสาร และการพิจารณาที่ครอบคลุมอื่น ๆ ของการเลือก 4800b / s ที่ดีที่สุด เมื่อระยะการสื่อสารมากกว่า 1 กม. ควรพิจารณาปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลโดยการเพิ่มโมดูลรีเลย์หรือลดอัตรา

(2) ระยะห่างของโหนดและลำตัว

ตามทฤษฎีแล้ว ระยะห่างระหว่างโหนด RS485 และ trunk (ส่วนหัว T- หรือที่เรียกว่า lead- ในบรรทัด) ยิ่งสั้นยิ่งดี T-ส่วนหัวจะน้อยกว่า 10m โหนดที่ใช้ประเภท T- การเชื่อมต่อไม่มีผลกระทบมากนักต่อการจับคู่เครือข่าย สามารถมั่นใจได้ว่าการใช้โหนด แต่สำหรับโหนด ระยะห่างมีขนาดเล็กมาก (น้อยกว่า 1 ม. เช่น หน้าจอรวมโมดูล LED) ควรใช้ในการเชื่อมต่อแบบดาว หากการเชื่อมต่อแบบ T- หรือแบบลูกปัด- ไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง RS485 เป็น RS485 ที่เป็นโครงสร้างครึ่ง-ดูเพล็กซ์ของบัสการสื่อสาร ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับคู่ของระบบสื่อสารหลาย-จุด ดังนั้นโฮสต์ (PC) ควรวางไว้ที่ปลายด้านหนึ่ง ห้ามวางตรงกลาง และก่อรูปลำต้นเป็น-การกระจายตัวเป็นรูปตัว T

3. ปรับปรุงประสิทธิภาพการสื่อสาร RS485

โดยปกติแล้ว RS485 จะใช้ในคู่ของระบบสื่อสารตอบสนองแบบสเลฟหลาย-พอยต์มาสเตอร์- เมื่อเปรียบเทียบกับบัสฟูล-ดูเพล็กซ์ เช่น ประสิทธิภาพของ RS232 นั้นต่ำกว่ามาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องเลือกโปรโตคอลการสื่อสารและโหมดการควบคุมที่เหมาะสม

(1) การควบคุมสถานะบัสคงที่- (สัญญาณจับมือ)

ผู้ใช้ส่วนใหญ่เลือกที่จะส่งข้อมูลก่อน 1ms จะส่งและรับเทอร์มินัลควบคุม TC ที่ตั้งค่าไว้ที่ระดับสูง เพื่อให้บัสเข้าสู่สถานะการส่งที่เสถียรก่อนที่จะส่งข้อมูล ข้อมูลที่ส่งแล้วล่าช้า 1 มิลลิวินาทีหลังจากที่เทอร์มินัล TC ตั้งค่าไว้ที่ระดับต่ำ เพื่อให้การส่งที่เชื่อถือได้เสร็จสมบูรณ์ก่อนที่จะถ่ายโอนไปยังสถานะการรับ ตามที่ผู้เขียนใช้ด้าน TC ความล่าช้าได้รับ 4 รอบเครื่องเพื่อตอบสนองความต้องการ

(2) เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของการส่งข้อมูล ควรตรวจสอบแต่ละไบต์ในขณะที่ลดลักษณะของคำและคำที่เท่าเทียมกันให้เหลือน้อยที่สุด

รูปแบบแพ็คเก็ตแบบกำหนดเองประกอบด้วยโค้ดบูตสแตรป โค้ดความยาว โค้ดที่อยู่ โค้ดคำสั่ง ข้อมูล โค้ดตรวจสอบ และโค้ดส่วนท้าย โดยความยาวของแต่ละแพ็กเก็ตจะสูงถึง 20-30 ไบต์ ในระบบ RS485 โปรโตคอลดังกล่าวไม่กระชับมากนัก แนะนำให้ผู้ใช้ใช้โปรโตคอล MODBUS โปรโตคอลนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการอนุรักษ์น้ำ อุทกวิทยา พลังงานไฟฟ้า และอุปกรณ์และระบบอุตสาหกรรมอื่น ๆ ในมาตรฐานสากล

4.RS485 อินเทอร์เฟซวงจรแหล่งจ่ายไฟ,สายดิน

สำหรับเครือข่ายการวัดและการควบคุมที่สร้างขึ้นโดย MCU รวมกับระบบไมโคร RS485 ควรให้ความสำคัญกับการใช้โปรแกรมจ่ายไฟอิสระของระบบไมโคร วิธีที่ดีที่สุดคืออย่าใช้แหล่งจ่ายไฟขนาดใหญ่ให้กับระบบไมโครในการจ่ายไฟแบบขนาน ในเวลาเดียวกัน สายไฟ (AC และ DC) ไม่สามารถใช้สายเคเบิลหลายแกนหลัก-เดียวกันกับสายสัญญาณ RS485 ได้ ควรใช้สายสัญญาณ RS485 เพื่อเลือกพื้นที่หน้าตัด-ของสายคู่บิดเกลียวขนาด 0.75 มม.2 ขึ้นไป แทนที่จะเป็นเส้นตรงแบน สำหรับการเลือกแหล่งจ่ายไฟ DC ความจุขนาดเล็กแต่ละ-ของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น LM7805 มากกว่าการเลือกแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งนั้นเหมาะสมกว่า แน่นอนว่าควรคำนึงถึงการป้องกันของ LM7805

(1) อินพุต LM7805 และกราวด์ควรเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 220 ~ 1000μF

(2) LM7805 อินพุตและเอาต์พุตย้อนกลับ 1N4007 ไดโอด; (2) LM7805 อินพุตและเอาต์พุตย้อนกลับ 1N4007 ไดโอด

(3) เอาต์พุต LM7805 และกราวด์ควรเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 470 ~ 1,000μF และตัวเก็บประจุแบบเสาหิน 104pF และไดโอดย้อนกลับ 1N4007

(4) ควรใช้แรงดันไฟฟ้าขาเข้า 8 ~ 10V ช่วงสูงสุดที่อนุญาตคือ 6.5 ~ 24V PT5100 ของ TI สามารถใช้แทน LM7805 เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าอินพุตกว้างพิเศษ 9 ~ 38V-

5. การแยกแสง

ในบางพื้นที่ของการควบคุมทางอุตสาหกรรม เนื่องจากความซับซ้อนของฉาก จึงมีแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปสูงระหว่างโหนด แม้ว่าอินเทอร์เฟซ RS485 จะเป็นวิธีการส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียล โดยมีความต้านทานในระดับหนึ่งต่อการรบกวน-โหมดทั่วไป แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าของโหมดทั่วไป-เกินขีดจำกัดของแรงดันไฟที่รับของตัวรับ RS485 นั่นคือ มากกว่า +12V หรือน้อยกว่า -7V เครื่องรับจะไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องอีกต่อไป และในกรณีร้ายแรงอาจทำให้ชิปไหม้และ เครื่องมือวัด

วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวคือแยกแหล่งจ่ายไฟของระบบและแหล่งจ่ายไฟตัวรับส่งสัญญาณ RS485 ผ่าน DC-DC; การแยกสัญญาณผ่านออปโตคัปเปลอร์เพื่อขจัดผลกระทบของแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปอย่างสมบูรณ์ วิธีทำความเข้าใจโปรแกรมนี้สามารถแบ่งออกเป็น:

(1) ใช้ออปโตคัปเปลอร์, DC-DC พร้อมตัวแยก, ชิป RS485 เพื่อสร้างวงจร

(2) ใช้ชิปรวมรอง เช่น PS1480, MAX1480 ฯลฯ

6.RS485 ระบบความล้มเหลวทั่วไปและวิธีการประมวลผล

RS485 เป็นระบบการสื่อสารที่-มีค่าใช้จ่ายต่ำ-}ใช้งานง่าย- แต่ความเสถียรของระบบที่อ่อนแอในขณะเดียวกันก็ประสานกันอย่างแข็งแกร่ง โดยปกติแล้วโหนดที่ล้มเหลวจะนำไปสู่ระบบโดยรวมหรืออัมพาตเฉพาะที่ และเป็นการยากที่จะตัดสิน ดังนั้นผู้อ่านจึงได้รู้จักกับวิธีการทั่วไปบางประการในการบำรุงรักษา RS485

(1) หากระบบเป็นอัมพาตโดยสิ้นเชิง ส่วนใหญ่เป็นเพราะชิปโหนด VA, VB สูญเสียพลังงาน, การใช้มัลติมิเตอร์ในการวัด VA, VB ระหว่างแรงดันไฟฟ้าของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลเป็นศูนย์ และแรงดันไฟฟ้าของโหมดทั่วไปถึงกราวด์มากกว่า 3V ในเวลานี้ คุณสามารถวัดขนาดของแรงดันไฟฟ้าของโหมด-ทั่วไปในการแก้ไขปัญหาได้ ยิ่งโหมด-ทั่วไปมากขึ้น แรงดันไฟฟ้าบ่งชี้ว่ายิ่งจุดเกิดความล้มเหลวอยู่ใกล้และในทางกลับกันก็ยิ่งห่างไกลออกไป

(2) บัสหลายโหนดติดต่อกันไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง โดยทั่วไปมีสาเหตุมาจากความล้มเหลวของโหนดตัวใดตัวหนึ่ง ความล้มเหลวของโหนดจะทำให้โหนดที่อยู่ใกล้เคียง 2 ถึง 3 โหนด (โดยทั่วไปตามมาในภายหลัง) ไม่สามารถสื่อสารได้ ดังนั้นมันจะถูกแยกออกจากบัสทีละตัว เช่น โหนดที่แยกออกจากบัสสามารถกลับสู่สภาวะปกติได้ ซึ่งบ่งชี้ว่าโหนดล้มเหลว

(3) แหล่งจ่ายไฟแบบรวมศูนย์ RS485 ในระบบจ่ายไฟ-มักจะปรากฏว่าโหนดไม่ปกติ แต่ในแต่ละครั้งกลับไม่เหมือนกันทุกประการ นี่เป็นเพราะการออกแบบ TC ของเทอร์มินัลควบคุมตัวรับส่งสัญญาณ RS485 ไม่สมเหตุสมผล ส่งผลให้เกิดความสับสนในสถานะตัวรับส่งสัญญาณโหนดบนของระบบไมโคร- ซึ่งนำไปสู่การอุดตันของบัส วิธีการปรับปรุงคือการเพิ่มสวิตช์ไฟระบบไมโครแล้วเปิดเครื่องแยกกัน

(4) โดยพื้นฐานแล้วระบบเป็นปกติแต่การสื่อสารล้มเหลวเกิดขึ้นเป็นครั้งคราว โดยทั่วไปเนื่องจากการสร้างเครือข่ายไม่สมเหตุสมผล ส่งผลให้ความน่าเชื่อถือของระบบอยู่ในสถานะวิกฤติ วิธีที่ดีที่สุดคือเปลี่ยนการจัดตำแหน่งหรือเพิ่มโมดูลรีเลย์ หนึ่งในวิธีฉุกเฉินคือการแทนที่โหนดที่ล้มเหลวด้วยชิปที่มีประสิทธิภาพดีกว่า

(5) เนื่องจากความล้มเหลวของ MCU ที่เกิดจากสถานะผมยาวด้าน TC และดึงรถบัสออกเป็นชิ้น ๆ เตือนผู้อ่านอย่าลืมตรวจสอบด้าน TC แม้ว่า RS485 จะให้แรงดันไฟฟ้าในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลมากกว่า 200mV ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง แต่การวัดจริง: ระบบที่ดี-ของแรงดันไฟฟ้าของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1.2V (เนื่องจากการกระจายเครือข่าย ความแตกต่างของอัตราอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลอยู่ในช่วง 0.8 ~ 1.5V)