專利名稱：低成本偵測和隔離rs485總線占用故障的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動化數(shù)字通信領域，具體地說是一種對485集線器占用總線的判斷和處理方法及其裝置。
背景技術：
在自動化領域，隨著分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展，迫切需要一種總線能適合遠距離的數(shù)字通信。在RS-422標準的基礎上，EIA研究出了一種支持多節(jié)點、遠距離和接收高靈敏度的RS-485總線標準。RS-485標準采用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據收發(fā)器來驅動總線，總線的最大傳輸距離達到1200m，最大節(jié)點數(shù)為32，且對復雜的電磁環(huán)境有良好的抗干擾能力，已經被廣泛應用于各種自動化控制系統(tǒng)中。485網絡拓撲一般采用一主多從終端匹配的總線型結構，不支持環(huán)形或星形網絡， 最好采用一條總線將各個節(jié)點串接起來?？偩€式拓撲結構的優(yōu)點是結構簡單，擴展性良好， 缺點是一旦總線上某節(jié)點故障，占用總線，將導致整個485系統(tǒng)癱瘓，故障的隔離能力差。為提升485總線的故障隔離能力，增強485系統(tǒng)的穩(wěn)定性，485集線器(HUB)應運而生。RS-485集線器，指專為解決復雜的電磁場環(huán)境下RS-485總線大系統(tǒng)要求而設計的RS-485總線分割集中器G85hub)?？梢蕴峁└屿`活的RS-485星型總線結構，RS-485 接口輸入、輸出端均采用獨立驅動方式，改變原有總線的單一式結構為星型網絡結構，可以給工程建設及系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來極大的好處。占用總線故障是指總線上某節(jié)點違反總線使用規(guī)則，長時間向總線發(fā)送數(shù)據，導致總線被該故障節(jié)點占用，造成該條線路的癱瘓。在使用485集線器的星形網絡結構中，該條線路應該被隔離，以便保持其它線路的通訊穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的485集線器，對于占用總線故障的判斷和處理，一般采用軟件方式，應用微處理器中的程序，對所有485線路進行監(jiān)控，并對故障進行處理。該方式設計較為復雜，且成本較高。
發(fā)明內容
本發(fā)明涉及低成本偵測和隔離RS485總線占用故障的方法及其裝置，它利用硬件電路完成485節(jié)點占用總線故障的判斷和隔離方法，設計簡潔，故障判斷準確，處理迅速， 便于推廣及應用。本發(fā)明技術解決方案是在每個RS485節(jié)點處采用了包括脈沖寬度調制PWM電路、 非門及晶體，當下行RS485收到大于200個字節(jié)和/或超過3分鐘的數(shù)據包時，將對應RS485 節(jié)點關斷。使用以上所述方法的裝置，其特征在于在RS485節(jié)點處設置有故障偵測電路，所述故障偵測電路包括有RS485輸入電路處與基極帶供電電壓；T6V的第一晶體管Q4的發(fā)射極端相連通，與第一晶體管Q4集電極并聯(lián)的第一電容C25，與第一電容C25輸出端并聯(lián)的第一電阻R36，所述第一晶體管Q4、第一電容C25及第一電阻R36組成的脈沖寬度調制PWM電路，該PWM電路輸出端連接的第一非門U16D;
所述第一非門U16D輸出端與由第二晶體管Q5基極連接，第二晶體管Q5的集電極并聯(lián)有帶供電電壓3飛V的充電電路電阻R30和第二非門U16C的輸入電路，第二晶體管Q5的發(fā)射極與充電電路電容CM相連通，所述充電電路電容CM輸出端并聯(lián)在第二非門U16C的輸入電路；
所述第二非門U16C的輸出電路并聯(lián)有主通訊指示燈(RED)及第三晶體管Q3的基極， 第三晶體管Q3的集電極與RS485總線輸入電路及地線GNDl并聯(lián)，第三晶體管Q3的發(fā)射極與左通訊指示燈(GREEN)相連通。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、本方法及裝置設計簡潔。2、本發(fā)明主要處理在數(shù)據包出現(xiàn)異常情況時，能準確判斷故障，并迅速進行處理。3、對成本敏感的485集線器的設計中，以實現(xiàn)完全硬件化的485集線器設計， 成本更低，提升產品的市場競爭力。
圖1是本發(fā)明的485故障偵測電路原理圖。
具體實施例方式實施例1
在每個RS485節(jié)點處采用了包括脈沖寬度調制PWM電路、非門及晶體，當下行RS485收到大于200個字節(jié)和/或超過3分鐘的數(shù)據包時，將對應RS485節(jié)點關斷。實施例2
根據圖ι所示使用了實施例1方法的裝置，它在RS485節(jié)點處設置有故障偵測電路，所述故障偵測電路包括有
RS485輸入電路處與基極帶供電電壓；T6V的第一晶體管Q4的發(fā)射極端相連通，與第一晶體管Q4集電極并聯(lián)的第一電容C25，與第一電容C25輸出端并聯(lián)的第一電阻R36，所述第一晶體管Q4、第一電容C25及第一電阻R36組成的脈沖寬度調制PWM電路，該PWM電路輸出端連接的第一非門U16D;
所述帶供電電壓3飛V第一非門U16D輸出端與由第二晶體管Q5基極連接，第二晶體管 Q5的集電極并聯(lián)有帶供電電壓3 6V的充電電路電阻R30和第二非門U16C的輸入電路，第二晶體管Q5的發(fā)射極與充電電路電容CM相連通，所述充電電路電容CM輸出端并聯(lián)在第二非門U16C的輸入電路；
所述帶供電電壓3飛V第二非門U16C的輸出電路并聯(lián)有主通訊指示燈(RED)及第三晶體管Q3的基極，第三晶體管Q3的集電極與RS485總線輸入電路及地線GNDl并聯(lián)，第三晶體管Q3的發(fā)射極與左通訊指示燈(GREEN)相連通。
正常工作情況分析
初始狀態(tài)下，a點保持為高電平，Q4截止，b處為低電平，經過非門翻轉，Q5導通，c點為低電平，經過非門，d點為高電平，D13 (RED)紅燈不亮。當接收到下行RS485正常數(shù)據包時(正常數(shù)據包一般不超過200個字節(jié))，b點RC電路具有延時保持功能，當數(shù)據翻轉時， b點電位會保持上一個數(shù)據的電平，因此，當a接收到下行RS485數(shù)據為“0”時，d點為“1” 即保持電平為高，此時，Q3導通，保證下行RS485數(shù)據返回e點，返回給上行RS485。同時， D13 (GREEN)綠燈閃爍，D13 (RED)紅燈不亮，表示數(shù)據正常通訊。占用總線情況分析(發(fā)生故障時)
當RS485占用總線時(數(shù)據包不斷發(fā)送超過3分鐘)，a點不斷接收到下行RS485數(shù)據， 此時，Q4、C25、R36等同組成一個PWM電路，b點電位隨時間不斷抬高，并保持一定的電壓(非門輸入高電平范圍內)，經過非門后，Q5截止，R30、CM組成RC充電電路，c點電壓隨時間增加而增加，當?shù)竭_非門翻轉的閥值時(到達閥值的時間由R30、CM決定)，d點為低電平，D13 (RED)紅燈亮，表示此通道下行RS485占用總線。同時Q3截止，下行RS485的數(shù)據被關斷， 無法到達e點，因此起到了屏蔽隔離故障的作用，而不影響其它通道的下行RS485接口的工作。實施例3
與實施例2相同，只是第一晶體管Q4基極的供電電壓為5V，第二晶體管Q5的集電極的供電電壓5V，第一非門U16D的供電電壓5V，第二非門U16C的供電電壓5V。
權利要求
1.低成本偵測和隔離RS485總線占用故障的方法，其特征在于在每個RS485節(jié)點處采用了包括脈沖寬度調制PWM電路、非門及晶體管，當下行RS485收到大于200個字節(jié)或超過 3分鐘的數(shù)據包時，將對應RS485節(jié)點關斷。
2.使用權利要求1所述方法的裝置，其特征在于在RS485節(jié)點處設置有故障偵測電路， 所述故障偵測電路包括有RS485輸入電路處與基極帶供電電壓；T6V的第一晶體管Q4的發(fā)射極端相連通，與第一晶體管Q4集電極并聯(lián)的第一電容C25，與第一電容C25輸出端并聯(lián)的第一電阻R36，所述第一晶體管Q4、第一電容C25及第一電阻R36組成的脈沖寬度調制PWM電路，該PWM電路輸出端連接的第一非門U16D;所述第一非門U16D輸出端與由第二晶體管Q5基極連接，第二晶體管Q5的集電極并聯(lián)有帶供電電壓3飛V的充電電路電阻R30和第二非門U16C的輸入電路，第二晶體管Q5的發(fā)射極與充電電路電容CM相連通，所述充電電路電容CM輸出端并聯(lián)在第二非門U16C的輸入電路；所述第二非門U16C的輸出電路并聯(lián)有主通訊指示燈(RED)及第三晶體管Q3的基極， 第三晶體管Q3的集電極與RS485總線輸入電路及地線GNDl并聯(lián)，第三晶體管Q3的發(fā)射極與左通訊指示燈(GREEN)相連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及低成本偵測和隔離RS485總線占用故障的方法及其裝置，具體地說是一種對485集線器占用總線的判斷和處理方法及其裝置。它公開了在每個RS485節(jié)點處采用了包括脈沖寬度調制PWM電路、非門及晶體管，當下行RS485收到大于200個字節(jié)或超過3分鐘的數(shù)據包時，將對應RS485節(jié)點關斷。它利用硬件電路完成485節(jié)點占用總線故障的判斷和隔離方法，設計簡潔，故障判斷準確，處理迅速，便于推廣及應用。
文檔編號G06F13/42GK102169473SQ20111010142
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權日2011年4月22日
發(fā)明者盧恩, 羅金育, 陳東俞 申請人:廣州市捷信通科技發(fā)展有限公司