Современные средства автоматизации

Сетевые сигналы также подразделяются на основные и дополнительные. Ос­новные сигнальные линии — информационные линии A è B. Дополнительные необязательные линии: G (GND) — общая линия или земля и R (RST/) —не­обязательная линия сброса всех или части станций. Линия G необязательная, но используется достаточно часто для связи земель станций. Иногда в качестве линии G используется экранная оплетка основных сигнальных проводов. Линия R используется лишь в тех случаях, когда необходимо обеспечить сброс части или всех станций сети от одной из них. Вообще говоря, использование этой ли­нии повышает надежность функционирования сети, поскольку позволяет нор­мально функционирующим станциям сбросить «зависшие станции». Эта возмож­ность особенно важна в специализированных системах реального времени, рас­пределенных системах управления и в лабораторных (исследовательских) сетях.

Существует несколько способов управления доступом к каналу сетей на базе интерфейса RS485, работающих в полудуплексном режиме:

На рис. 2.6 показана обязательная часть станционного диспетчера с актив­ным управлением доступом. Достоинством этого диспетчера (и способа управле­ния) являются минимальные аппаратные затраты. Главными недостатками явля­ются: необходимость формирования дополнительных сигналов управления (Control), необходимость занятия дополнительных линий (ввода/вывода) мик­роконтроллера и более сложное программное обеспечение станции (например, по отношению к диспетчеру с пассивным управлением). Вообще говоря, в опи­сываемых сетях наиболее часто используется режим, в котором входы интер-

фейса RS485 всегда открыты (станции принимают все передачи по линии), т. е. сигнал Control2 отсутствует, а вывод 02 микросхемы соединен с землей. Таким образом, в таких режимах остается только один сигнал управления — Control1. Проблема еще больше усложняется, если в качестве ядра станции используется не микроконтроллер, а персональный компьютер, работающий в операционной среде Windows (вследствие многозадачности системы, приоритетности задач и виртуализации периферии).

ношению к активному способу управления) программного обеспечения. Недос­татком описанного диспетчера является то, что используемый формирователь имеет определенную длительность выходного импульса и перезапускает этот импульс при любом отрицательном фронте импульса на входе. Это означает, что время, в течение которого выход передатчика будет открытым, зависит от содержимого последнего байта передачи. Это в свою очередь означает, что для избежания конфликтов передач различных станций необходимо обеспечить пау­зу после каждой передачи как минимум на установленную длительность им­пульса формирователя, что естественно снижает максимальную производитель­ность сети. К тому же эту паузу необходимо устанавливать с некоторым запа­сом, т. к. обычно используются простейшие схемы формирователей, например на 74HC123, не отличающиеся высокой температурной стабильностью длитель­ности выходного импульса. Положение еще более усложняется, если сеть должна функционировать на различных скоростях, при этом длительность пау­зы выбирается равной длительности передачи байта на наименьшей скорости. На высокой скорости при таком решении потери производительности значи­тельно возрастают. Показателен простой пример. Допустим, что сеть должна работать на скоростях от 2400 äî 28800. Если при этом длительность паузы вы­брать исходя из времени передачи одного байта на скорости 2400, то на скоро­сти 28800 (которая имеет в 12 раз меньшее время передачи байта) мы будет терять после каждой передачи лишние 12 байт! Конечно, это весьма расточи­тельно и недопустимо!

Диспетчер с автоопределением скорости передачи содержит вместо форми­рователя дополнительный микроконтроллер, который запускается по отрица­тельному фронту первого стартового бита (по прерыванию) и рассчитывает ско­рость передачи, а точнее, длительность передачи байта. Таким образом, произ­водится автоматическая настройка диспетчера на текущую скорость передачи. Такое решение встречается достаточно редко в дорогих и ответственных сетях, хотя в последнее время стоимость отдельных микроконтроллеров и приближает­ся к стоимости дискретных микросхем. Достоинствами диспетчера с автомати­ческим определением скорости являются простота эксплуатации и малые поте­ри времени работы сети на паузы между передачами. Недостатками являются сложность разработки и более высокая стоимость.

ные фреймы, расшифровывать их и выдавать основному микроконтроллеру пре­рывание, свидетельствующее о поступлении неповрежденного фрейма и готов­ности передачи в основной микроконтроллер только полезных данных. Такое ре­шение не увеличивает аппаратные затраты по сравнению с остальными интеллектуальными диспетчерами, но значительно освобождает вычислитель­ные мощности основного микроконтроллера станции.

тания входной части MGT; линия DTR используется для генерации сигнала сброса (RST) всех контроллеров сети, а также для создания через резистор R1 è äèîä VD1 отрицательного напряжения на конденсаторе C1; на линии RI гене­рируется сигнал занятости сети BUSY/; линия GND — общий провод сетевой среды.

Общий сброс всех контроллеров сети происходит при кратковременном перево­де линии DTR из состояния L (нормальный режим) в состояние H (сброс). При этом положительное напряжение через резистор R3 включает верхний светоди­од оптопары D2, а соответствующий транзистор, открываясь, генерирует поло­жительный импульс сброса микроконтроллера на резисторе R10. Сигнал занято­сти сети генерируется контроллером, который собирается начать передачу. При этом он опрашивает свой вход INT0/. Если вход имеет потенциал H, то сеть свободна и контроллер переводит свой выход BUSY/ в состояние L. При этом включается нижний светодиод и соответствующий транзистор оптопары D3,на линии RI формируется потенциал H, который уведомляет PC о начале цикла пе­редачи одним из контроллеров. Кроме того, включаются верхние оптопары всех контроллеров, при этом на входы INT0/ всех контроллеров поступает низкий потенциал L, свидетельствующий о занятости сети. По окончании цикла переда­чи передающий контроллер переводит свой выход BUSY/ в состояние H, сни­мая сигнал занятости линии. Описанный контроллер обеспечивает скорость пе­редачи до 28800.

На рис. 2.14 показана схема диспетчера станции CI-LAN «MISNET» (Middle Inform Service NET) на базе интерфейса RS485 [40, 41, 52—54].

Приведенная схема имеет стандартную защиту входных цепей (см. описа­ние рис. 2.2). Во входные цепи введена перемычка JP1, которая устанавливает­ся на самом последнем контроллере для согласования сети. Отключение выхо­дов передатчиков сети осуществляется переводом вывода BUSY/ микрокон­троллера в состояние L, при этом включается нижняя оптопара D3 и вывод DE приемопередатчика D1 переводится в состояние L, что, соответственно, перево­дит выходы передатчика в высокоимпедансное состояние.

Сетевая часть диспетчера станции (слева) показана без разъемов и элемен­тов защиты. При необходимости она может быть оснащена защитными или огра­ничительными диодами и оптической изоляцией от сетевой среды, как это было показано в предыдущих схемах. Для читателя наибольший интерес в данном случае представляет интерфейс с микроконтроллером.