專利名稱：一種rs485智能環(huán)路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電 路控制，特別涉及一種應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的RS485智能環(huán)路。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備智能化數(shù)字化的發(fā)展，這幾年現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開始出現(xiàn)采用總線通訊控制替代傳統(tǒng)的硬接線控制的趨勢(shì)，而且為提高總線通訊的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總線通訊也在從單網(wǎng)向環(huán)網(wǎng)發(fā)展。在現(xiàn)場(chǎng)總線中，RS485因?yàn)閮r(jià)格低廉、性能穩(wěn)定和成熟度高等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。RS485總線是一種串行總線，采用差分信號(hào)在A、B兩根線上傳輸；一般采用雙絞線進(jìn)行差分傳輸，所以有極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，總線收發(fā)器靈敏度很高，可以檢測(cè)到低至200mV電壓，因此總線長(zhǎng)度可以達(dá)到千米以上。RS-485總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)。即采用一條總線將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，不支持環(huán)形或星型網(wǎng)絡(luò)。如果需要使用星型結(jié)構(gòu)，就必須使用485中繼器或者485集線器才可以。RS-485/422總線一般最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個(gè)或者256個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大的可以支持到400個(gè)節(jié)點(diǎn)。雖然RS485的總線不能形成一個(gè)閉環(huán)，但是可以把總線的兩端集中在一起，對(duì)于總線上的任何節(jié)點(diǎn)，可以通過總線的兩端分別進(jìn)行訪問。以下通過兩個(gè)當(dāng)前的方案列舉來指出現(xiàn)有技術(shù)的具體不足如圖I所示，它是一種RS485總線型的網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)通過一路A、B線連接所有的RS485節(jié)點(diǎn)102。當(dāng)A、B線的任何一點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，主機(jī)控制器101將只能訪問到故障點(diǎn)前的部分節(jié)點(diǎn)。如圖2所示，它是一種RS485的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)通過一路A、B線連接所有RS485節(jié)點(diǎn)202，同時(shí)總線的終端返回到主機(jī)控制器201的RS485收發(fā)器203。由于RS485是一種半雙工的網(wǎng)絡(luò)，控制器上的兩路RS485信號(hào)是需要由某種開關(guān)機(jī)制進(jìn)行切換的。這種連接方式下，當(dāng)環(huán)路中的任何一點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，控制器可以通過開關(guān)切換總線，從另外一端訪問總線上的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)多點(diǎn)故障時(shí)，中間的節(jié)點(diǎn)將不可訪問。這種方式下，單點(diǎn)故障時(shí)，故障點(diǎn)兩邊的節(jié)點(diǎn)不能同時(shí)訪問。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的RS485智能環(huán)路。這種環(huán)路形的控制線路的結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)RS485接口同時(shí)工作，并且線路上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包括四種訪問狀態(tài)雙端口狀態(tài)、端口 I狀態(tài)、端口 2狀態(tài)、掛起狀態(tài)。由于該環(huán)路設(shè)置有掛起節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)和恢復(fù)，以及環(huán)路故障檢測(cè)和動(dòng)態(tài)恢復(fù)。使得其已經(jīng)大量應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，提高了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)RS485設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行能力，增加了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)RS485總線的快速診斷能力。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種RS485智能環(huán)路，包括主機(jī)控制器和若干個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)；其特征在于，所述主機(jī)控制器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)RS485收發(fā)器，兩個(gè)RS485收發(fā)器之間通過連接A、B兩根差分信號(hào)線來形成一環(huán)形控制網(wǎng)絡(luò)；所述每個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)設(shè)有一分別連接A、B兩根差分信號(hào)線的RS485收發(fā)器。上述方案中，所述主機(jī)控制器中的兩個(gè)RS485收發(fā)器任意時(shí)刻都是同時(shí)工作的。上述方案中，所述主機(jī)控制器中任意一個(gè)RS485收發(fā)器端口處于常規(guī)發(fā)送、接收狀態(tài)時(shí)，稱為常規(guī)端口，另外一個(gè)必處于監(jiān)控接收狀態(tài)，稱為監(jiān)控端口 ；當(dāng)常規(guī)端口進(jìn)行節(jié)點(diǎn)遍歷循環(huán)時(shí)，監(jiān)控端口如果沒有收到有效數(shù)據(jù)，則表示環(huán)路故障；否則表示環(huán)路正常。上述方案中，所述當(dāng)某個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)不能從主機(jī)的某個(gè)收發(fā)器端口訪問時(shí)，兩個(gè)收發(fā)器端口進(jìn)行切換狀態(tài)，常規(guī)端口切換為監(jiān)控端口，監(jiān)控端口切換位常規(guī)端口，從切換后的常規(guī)端口繼續(xù)嘗試訪問。上述方案中，所述每個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)都有相對(duì)應(yīng)的主機(jī)收發(fā)器端口，包括四種狀態(tài) 雙端口、端口 I、端口 2、掛起；所述雙端口狀態(tài)表示環(huán)路處于正常運(yùn)行狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)可以從主機(jī)的任何一個(gè)端口訪問；所述端口 I和端口 2表示環(huán)路有故障，主機(jī)只能通過指定的端口訪問該節(jié)點(diǎn)；所述掛起狀態(tài)表示環(huán)路有多于一處的故障，該節(jié)點(diǎn)不能通過主機(jī)的任何端口訪問到。上述方案中，所述當(dāng)某個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)進(jìn)入掛起狀態(tài)后，按照預(yù)設(shè)的時(shí)間/節(jié)點(diǎn)掃描循環(huán)次數(shù)后，重新嘗試對(duì)掛起的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行掃描檢測(cè)；這樣可以在環(huán)路故障被修復(fù)時(shí)，避免節(jié)點(diǎn)不能重新被掃描；當(dāng)環(huán)路狀態(tài)恢復(fù)到正常環(huán)路狀態(tài)時(shí)，環(huán)路中的所有節(jié)點(diǎn)恢復(fù)雙端口狀態(tài)。本發(fā)明所述的RS485智能環(huán)路，能夠很好的解決當(dāng)前RS485總線型網(wǎng)絡(luò)中故障發(fā)生后導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)失效的問題，對(duì)于RS485總線通訊的可靠性具有很好的提升作用。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖I為現(xiàn)有的一種RS485總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為現(xiàn)有的一種RS485的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明所述的RS485智能環(huán)路的結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本發(fā)明中主機(jī)控制器的兩個(gè)端口的狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程示意圖。圖5為本發(fā)明中RS485節(jié)點(diǎn)的端口狀態(tài)流程示意圖。圖6為本發(fā)明中RS485節(jié)點(diǎn)的端口狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖3所示，本發(fā)明所述的RS485智能環(huán)路，包括主機(jī)控制器301和若干個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)302。主機(jī)控制器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)RS485收發(fā)器303，兩個(gè)RS485收發(fā)器303之間通過連接A、B兩根差分信號(hào)線來形成一環(huán)形控制網(wǎng)絡(luò)；每個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)設(shè)有一分別連接A、B兩根差分信號(hào)線的RS485收發(fā)器304。如圖4所示，環(huán)路中主機(jī)控制器的兩個(gè)收發(fā)器任何時(shí)刻都是同時(shí)工作的。在任意時(shí)刻，當(dāng)主機(jī)控制器的某個(gè)收發(fā)器端口處于常規(guī)發(fā)送、接收狀態(tài)時(shí)，稱為常規(guī)端口 401，另外一個(gè)收發(fā)器必處于監(jiān)控接收狀態(tài)，稱為監(jiān)控端口 402。當(dāng)常規(guī)端口進(jìn)行節(jié)點(diǎn)遍歷循環(huán)時(shí)，監(jiān)控端口如果沒有收到有效數(shù)據(jù)，則表示環(huán)路故障；否則表示環(huán)路正常。當(dāng)某個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)不能從主機(jī)的某個(gè)收發(fā)器端口訪問時(shí)，兩個(gè)收發(fā)器端口(主機(jī)端口 1，主機(jī)端口 2)進(jìn) 行切換狀態(tài)，常規(guī)端口 401切換為監(jiān)控端口 403，監(jiān)控端口 402切換位常規(guī)端口 404，從切換后的常規(guī)端口繼續(xù)嘗試訪問。如圖5所示，在主機(jī)控制器中，總線上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相對(duì)應(yīng)的主機(jī)收發(fā)器端口，包括四種狀態(tài)可雙端口訪問501、可從端口 I訪問502、可從端口 2訪問503、掛起504?？呻p端口訪問501 :表示環(huán)路處于正常運(yùn)行狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)可以從主機(jī)的任何一個(gè)端口訪問?？蓮亩丝?I訪問502或可從端口 2訪問503 :表示環(huán)路有故障，主機(jī)只能通過指定的端口，即端口 I或端口 2訪問該RS485節(jié)點(diǎn)。掛起504 :表示環(huán)路有多于一處的故障，該節(jié)點(diǎn)不能通過主機(jī)的任何端口訪問到。如圖6所示，對(duì)于在本發(fā)明環(huán)路中，掛起節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)和恢復(fù)的流程為當(dāng)某個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)進(jìn)入掛起狀態(tài)后，按照預(yù)設(shè)的時(shí)間/節(jié)點(diǎn)掃描循環(huán)次數(shù)后，重新嘗試對(duì)掛起的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行掃描檢測(cè)。這樣可以在環(huán)路故障被修復(fù)時(shí)，避免節(jié)點(diǎn)不能重新被掃描。當(dāng)環(huán)路狀態(tài)恢復(fù)到正常環(huán)路狀態(tài)時(shí)，環(huán)路中的所有節(jié)點(diǎn)恢復(fù)雙端口狀態(tài)。另外，對(duì)于在本發(fā)明環(huán)路，其故障檢測(cè)和動(dòng)態(tài)恢復(fù)的流程如下依據(jù)環(huán)路中所有節(jié)點(diǎn)的端口狀態(tài)當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，可以很容易的定位故障點(diǎn)。當(dāng)環(huán)路單點(diǎn)故障時(shí)，所有的節(jié)點(diǎn)操作不會(huì)受到影響，只是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的端口狀態(tài)不同。當(dāng)環(huán)路多點(diǎn)故障時(shí)，環(huán)路上距離主機(jī)最近的兩個(gè)故障點(diǎn)之內(nèi)的節(jié)點(diǎn)操作不會(huì)受到影響；其余節(jié)點(diǎn)進(jìn)入掛起狀態(tài)。當(dāng)環(huán)路故障部分恢復(fù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)的再檢測(cè)機(jī)制會(huì)把節(jié)點(diǎn)重新納入掃描列表；當(dāng)環(huán)路故障全部恢復(fù)時(shí)，所有的節(jié)點(diǎn)立即全部納入掃描列表。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種RS485智能環(huán)路，包括主機(jī)控制器和若干個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)；其特征在于，所述主機(jī)控制器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)RS485收發(fā)器，兩個(gè)RS485收發(fā)器之間通過連接A、B兩根差分信號(hào)線來形成一環(huán)形控制網(wǎng)絡(luò)；所述每個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)設(shè)有一分別連接A、B兩根差分信號(hào)線的RS485收發(fā)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的RS485智能環(huán)路，其特征在于，所述主機(jī)控制器中的兩個(gè)RS485收發(fā)器任意時(shí)刻都是同時(shí)工作的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的RS485智能環(huán)路，其特征在于，所述主機(jī)控制器中任意一個(gè)RS485收發(fā)器端口處于常規(guī)發(fā)送、接收狀態(tài)時(shí)，稱為常規(guī)端口，另外一個(gè)必處于監(jiān)控接收狀態(tài)，稱為監(jiān)控端口 ；當(dāng)常規(guī)端口進(jìn)行節(jié)點(diǎn)遍歷循環(huán)時(shí)，監(jiān)控端口如果沒有收到有效數(shù)據(jù)，則表示環(huán)路故障；否則表示環(huán)路正常。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的RS485智能環(huán)路，其特征在于，所述當(dāng)某個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)不能從主機(jī)的某個(gè)收發(fā)器端口訪問時(shí)，兩個(gè)收發(fā)器端口進(jìn)行切換狀態(tài)，常規(guī)端口切換為監(jiān)控端口，監(jiān)控 端口切換位常規(guī)端口，從切換后的常規(guī)端口繼續(xù)嘗試訪問。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的RS485智能環(huán)路，其特征在于，所述每個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)都有相對(duì)應(yīng)的主機(jī)收發(fā)器端口，包括四種狀態(tài)雙端口、端口 I、端口 2、掛起；所述雙端口狀態(tài)表示環(huán)路處于正常運(yùn)行狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)可以從主機(jī)的任何一個(gè)端口訪問；所述端口 I和端口 2表示環(huán)路有故障，主機(jī)只能通過指定的端口訪問該節(jié)點(diǎn)；所述掛起狀態(tài)表示環(huán)路有多于一處的故障，該節(jié)點(diǎn)不能通過主機(jī)的任何端口訪問到。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的RS485智能環(huán)路，其特征在于，所述當(dāng)某個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)進(jìn)入掛起狀態(tài)后，按照預(yù)設(shè)的時(shí)間/節(jié)點(diǎn)掃描循環(huán)次數(shù)后，重新嘗試對(duì)掛起的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行掃描檢測(cè)；這樣可以在環(huán)路故障被修復(fù)時(shí)，避免節(jié)點(diǎn)不能重新被掃描；當(dāng)環(huán)路狀態(tài)恢復(fù)到正常環(huán)路狀態(tài)時(shí)， 環(huán)路中的所有節(jié)點(diǎn)恢復(fù)雙端口狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的RS485智能環(huán)路。它包括主機(jī)控制器和若干個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)。所述主機(jī)控制器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)RS485收發(fā)器，兩個(gè)RS485收發(fā)器之間通過連接A、B兩根差分信號(hào)線來形成一環(huán)形控制網(wǎng)絡(luò)；所述每個(gè)RS485節(jié)點(diǎn)設(shè)有一分別連接A、B兩根差分信號(hào)線的RS485收發(fā)器。這種環(huán)路形的控制線路的結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)RS485接口同時(shí)工作，并且線路上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包括四種訪問狀態(tài)雙端口狀態(tài)、端口1狀態(tài)、端口2狀態(tài)、掛起狀態(tài)。由于該環(huán)路設(shè)置有掛起節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)和恢復(fù)，以及環(huán)路故障檢測(cè)和動(dòng)態(tài)恢復(fù)。使得其已經(jīng)大量應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，提高了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)RS485設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行能力，增加了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)RS485總線的快速診斷能力。
文檔編號(hào)H04L12/437GK102710483SQ20121015829
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者周明, 王可中 申請(qǐng)人:周明, 王可中