Современные средства автоматизации

Как уже отмечалось выше, некоторые CI-LAN на базе интерфейса RS232C могут работать вообще без использования DPC, однако приведенный диспетчер всегда рекомендуется использовать в процессе отладки, чтобы защитить ваш компьютер. Для малоопытных специалистов следует напомнить, что во многих персональных компьютерах земля находится под потенциалом половины сетево­го напряжения и подключение к работающему незаземленному компьютеру зем­ли осциллографа или ее обрыв может привести к катастрофическим последстви­ям. При использовании описанного диспетчера DPC отладка и LAN, и отдель­ных контроллеров, подключенных к компьютеру, становится безопасной!

На рис. 2.2 представлена схема DPC для сети на базе интерфейса RS485. Входная часть DPC изображена справа и подключается к PC с помощью разъе­ма X2. Она аналогична входной части описанной выше схемы. Однако в связи с особенностями построения CI-LAN на базе интерфейса RS485 â ýòîì DPC реа­лизованы дополнительные функции: программно-аппаратного сброса всех кон­троллеров сети и отключения выхода диспетчера. Особенностью входной части DPC является то, что интерфейс RS232C персонального компьютера имеет только две выходные линии RTS è DTR, которые уже используются для пита­ния входной части (как и в схеме, приведенной на рис. 2.1), при этом их уровни соответственно равны RTS = H (high)èDTR=L(low).

Состояние RTS = L è DTR = H приводит к включению светодиода верх­ней оптопары D3. Коллектор ее транзистора переводит при этом в состояние L вход управляемого стабилизатора POWER UNIT. Его схема не приведена, однако она тривиальна. Этот стабилизатор может быть собран либо по стан­дартной схеме включения ÊÐ142ÅÍ12À, либо с использованием более мощ­ных стабилизаторов SD1083 (7,5 A) èëè SD1084 (5 А) (отечественный ана­лог — ÊÐ142ÅÍ22), имеющих такой же корпус и такую же схему включе­ния. Управляющий вход подключается к выводу 1 стабилизатора. Функции управляемого стабилизатора зависят от назначения и количества станций в CI-LAN. Обычно этот стабилизатор делается маломощным на напряжение +5 В (до 200 мА) и используется только для сброса всех контроллеров сети, при этом выходное напряжение поступает на входы внешнего сброса супер­визоров питания контроллеров. Однако в некоторых сетях стабилизатор вы­полняют достаточно мощным, до3Ананапряжение около 8 В. При этом выходное напряжение этого стабилизатора кроме функции сброса осуществ­ляет еще и питание всех контроллеров сети. Очевидно, это возможно только при специальной схемотехнике периферийных станций и их ограниченном ко­личестве.

Выходная часть DPC может быть реализована либо на микросхеме MAX485 (или ее аналогах), при этом DPC обеспечивает работу до 32 PS в составе сети, либо на микросхеме MAX487, — ïðè ýòîì DPC обеспечивает работу в сети до 128 станций. Естественно, что в этом случае и во всех контроллерах должны стоять такие же микросхемы драйверов.

ных оптронов широкого применения, приведеные в табл. 2.1.

ных, значительно завышены. Фактически все оптроны по быстродействию можно разделить на 3 группы: с высоким быстродействием (6N137, HCPL-2601,

Устройство содержит: входной приемопередатчик RS232C, выполненный на микросхеме D1 (MAX202, AMD202, MAX232 и т. д.), обеспечивающий связь с пер­сональным компьютером; узел оптической развязки D2—D5 (6N136), осуществ­ляющий развязку входных цепей, соединенных с персональным компьютером от выходных цепей, связанных гальванически с локальной сетью или периферийным устройством; выходной приемопередатчик RS232C на микросхеме D6 (MAX202, AMD202, MAX232, и т. д.), осуществляющий связь с выходным RS232Ñ-каналом; а также выходной приемопередатчик RS485 D7 (MAX485, MAX487). Кроме этого, в состав устройства входят два изолированных друг от друга линейных стабилиза­тора напряжения на +5 В для изолированного питания входной и выходной части, реализованных на микросхемах À1, À2 (78L05).

Устройство обеспечивает умощнение с оптической развязкой двух каналов интерфейса RS232C персонального компьютера: первый канал составляют штат­ные линии приемопередатчиков (RxD è TxD), второй канал составляют вспомога­тельные линии интерфейса (CTS è RTS), которые можно использовать по прямо­му назначению для организации обмена или как дополнительный канал приемо­передачи с программной эмуляцией обмена. Узел оптической развязки выполнен по классической схеме включения оптронов 6N136. В случае, если высокое быст­родействие дополнительного канала не требуется, можно заменить D3 è D5 на бо­лее распространенные и дешевые оптроны 4N35. На рис. 2.4 показано расположе­ние выводов оптронов 6N136 è 4N35. Из сопоставления разводки выводов видно, что оптрон 6N136 может быть заменен на оптрон 4N35 путем установки послед­него в колодку DIP8 так, чтобы первый вывод оптрона 4N35 вошел во второй вход колодки. Очевидно, что при такой замене быстродействие второго канала заметно упадет. Оптроны 6N136 обеспечивают устойчивую передачу на скоростях до 115200 включительно, в то время как оптроны 4N35 с трудом работают на скоро­сти 38400, а устойчиво ведут себя только на скорости 28800.

ный на передней панели и осуществляющий переключение выходных каналов RS232—RS485.

Канал интерфейса RS485 имеет защиту от перенапряжений с помощью са­прессоров VD1, VD2 (1.5KE9.1CA èëè 1N6270CA) на напряжение 7,2 В. Са­прессоры — это быстродействующие мощные стабилитроны (индекс ÑÀ указы­вает, что они двунаправленные), обеспечивающие срабатывание при напряже­нии выше 7,2 В и замыкающие на себя ток до 40 А. В лабораторных условиях, если подключаемая линия не очень длинная (до 10 м), их можно с успехом за­менить на отечественные стабилитроны КС170/175/191А. Ограничение вход­ного тока и роль предохранителей на линиях А и В интерфейса выполняют рези­сторы R13, R14 величиной 3—5 Ом. Резистор R12 величиной 120 Ом устанав­ливается на концах линии (концевых станциях сети) для согласования. Резисторы R10, R11 подтягивают свободно висящие линии и улучшают динами­ческие характеристики сети. На разъем интерфейса RS485 выведена также изо­лированная линия сигнала (RTS/RST), которая может служить сигналом сбро­са одновременно всех станций сети RS485 для их последующей инициализации.

В заключение раздела отметим, что приведенные диспетчеры персонального компьютера (DPC) для управления доступом к каналу используют самый про­стой активный способ управления. На самом деле в настоящее время существу­ет несколько разнообразных вариантов управления каналом сети RS485, кото­рые мы рассмотрим в следующем разделе. Кроме того, поскольку не существует стандартов на управляющие сигналы интерфейса RS485, в различных изделиях для этого используются различные сигналы (DTR èëè RTS) в различной поляр­ности. Конечно, возможно создание универсального диспетчера, и реализующе­го все возможные варианты управления каналом, и осуществляющего оптиче­скую изоляцию всех линий входного интерфейса RS232C, и переводящего вы­ключенные выходные интерфейсы RS232C или RS485 в высокоимпедансное состояние, однако такой диспетчер будет достаточно сложным и дорогостоящим изделием с ограниченной сферой применения.

Вообще говоря, сети на основе интерфейса RS485/RS422 могут работать в дуплексном (RS422) и полудуплексном (RS485) режимах. Дуплексный режим требует для передачи данных четыре линии связи (две линии для передачи и две

для приема), а полудуплексный — две (мультиплексированные двунаправлен­ные для приема и передачи). Кроме того, сеть с дуплексным режимом обмена имеет примерно в два раза большие аппаратные затраты интерфейсных узлов. Два перечисленных недостатка привели к тому, что полнодуплексный режим ис­пользуется достаточно редко. В связи с этим, в рамках настоящего раздела мы рассмотрим только особенности управления каналом полудуплексных сетей.

Типовая структура сети на основе интерфейса RS485 представлена на рис. 1.2. Структура содержит N станций (Station 1, 2, ..., N). Каждая станция имеет узел управления доступом к каналу сети, называемый станционным дис­петчером (DS èëè MGT). Станционный диспетчер соединяется своими выхода­ми «A» è «B» с одноименными линиями связи. На концах линий связи в обяза­тельном порядке должны быть расположены согласующие резисторы R

120 Îì.

Станционные сигналы подразделяются на основные и дополнительные. Ос­новными сигналами являются: RxD — входная (по отношению к микроконтрол­леру и станции в целом) линия данных последовательного порта и TxD —вы­ходная линия данных последовательного порта. Очевидно, что основные линии служат для передачи данных между микроконтроллером и диспетчером. Допол­нительными сигналами являются: Control — сигнал или сигналы управления диспетчером и RST(/) — сигнал сброса микроконтроллера (инвертированный или неинвертированный).