一種新型的rs-485埠故障檢測與隔離系統的製作方法

2023-12-01 17:04:41

專利名稱：一種新型的rs-485埠故障檢測與隔離系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及總線控制領域，尤其涉及一種新型的RS-485埠故障檢測與隔離系統及其方法。
背景技術：
RS-485通訊電路是一種串型通訊電路，採用平衡發送和差分接收方式實現通信發送端將串行口的TTL電平信號轉換成差分信號A，B兩路輸出，經過線纜傳輸之後在接 收端將差分信號還原成TTL電平信號。由於傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，所以又極強的抗共模幹擾的能力，總線收發器靈敏度很高，可以檢測到低至200mV電壓。故傳輸信號在千米之外都是可以恢復。MCU (Micro Control Unit)中文名稱為微控制單元,又稱單片微型計算機(SingleChip Microcomputer)或者單片機,是指隨著大規模集成電路的出現及其發展,將計算機的CPU、RAM、ROM、定時數器和多種1/0接口集成在一片晶片上，形成晶片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制常見存儲器件。在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛採用RS-485串行總線。每個總線可以帶多個具有有RS-485通訊電路的從節點。由於所有從節點都並接在總線上，所以當某一從節點的RS-485通訊電路出現故障，就會影響到整個RS-485網絡系統的正常工作。目前的RS-485總線系統都是採用一條雙絞線電纜作總線，各個節點並聯到總線上來，因此當某一節點的RS-485電路出現故障後，就會造成整個RS-485通訊網絡的數據通訊出現故障。而且如果想要找出是哪一個從節點的RS-485通訊電路出現故障，必須逐一排查每個節點，工作量巨大。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種新型RS-485總線系統及應用其進行故障檢測與隔離的方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下一種新型的RS-485埠故障檢測與隔離系統，包括RS-485總線和連接於所述RS-485總線上的多個從節點；所述從節點包括RS-485通訊電路、MCU和繼電器；所述MCU分別與所述繼電器和所述RS-485通訊電路連接；所述繼電器分別與所述MCU、所述RS-485通訊電路和所述RS-485總線連接；所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連接。優選的，所述繼電器是雙常開雙常閉的繼電器。優選的，所述繼電器的兩個公共引腳分別與所述RS-485通訊電路的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常閉引腳分別與所述RS-485總線的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常開引腳分別與所述MCU的10 口相連。應用所述新型的RS-485埠故障檢測與隔離系統進行故障檢測與隔離的方法，包括以下步驟SI，所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通；S2，所述RS-485總線每隔第一預設時間長度向所述多個從節點發送特定數據；S3，如果所述從節點經過第二預設時間長度後沒有收到所述特定數據，則通過所述繼電器將所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線臨時斷開；S4，所述從節點進行自我檢測；S5，如果檢測結果為正常則解除臨時斷開，恢復所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通；如果所述檢測結果為不正常則通過所述繼電器將所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線永久斷開，直至對其進行檢修。優選的，所述第二預設時間長度大於所述第一預設時間長度。優選的，SI具體為所述繼電器的兩個公共引腳分別與所述RS-485通訊電路的兩條通訊線相連，所述繼電器的兩個常閉引腳分別與所述RS-485總線的兩條通訊線相連，所述繼電器的兩個常開引腳分別與所述MCU的IO 口相連；常態下，所述繼電器的公共引腳與常閉引腳連通。優選的，S3具體為如果所述從節點在第二預設時間長度內沒有收到所述特定數據，則判定所述從節點與所述RS-485總線的通訊已出現故障；所述從節點的所述MCU控制所述繼電器動作，將所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳斷開，同時與所述繼電器的常開引腳連通，所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述MCU的IO 口連通。優選的，S4具體為所述MCU的IO 口模擬第一 RS-485信號通過所述繼電器發送給所述RS-485通訊電路，如果所述RS-485通訊電路能夠正確接收所述第一 RS-485信號，則所述RS-485通訊電路的數據接收正常；所述RS-485通訊電路發送第二 RS-485信號到所述IO 口，如果所述IO 口能夠正確接收所述第二 RS-485信號，則所述RS-485通訊電路的數據發送正常；如果所述RS-485通訊電路的數據發送和所述RS-485通訊電路的數據接收都正常，則所述從節點的自我檢測結果為正常；如果所述RS-485通訊電路的數據發送不正常或數據接收不正常，則所述從節點的自我檢測結果為不正常。優選的，S5具體為如果自我檢測結果為正常，則所述MCU控制所述繼電器動作，將所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳連通，同時與所述繼電器的常開引腳斷開，從而恢復所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通；如果自我檢測結果為不正常，則保持所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳斷開的狀態，使所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線永久斷開，等待檢修。本實用新型的有益效果是I.當RS-485總線出現通訊故障的時候，由於所有節點都是並聯到RS-485總線的，如果不能夠與總線脫離，就無法判斷自身是否出現故障。本實用新型的RS-485電路中RS-485通訊電路是通過是一個繼電器與總線相連，當出現通訊故障的時候，能夠先自行斷開與RS-485系統總線的連接，然後進行自檢。2.方便系統的後續檢修。當從節點確認是自身出現故障後，將不再與系統總線連接，使得總線能夠正常工作，在這個前提下，總線長時間沒能和這個從節點進行通信，即可告知工作人員對該從節點進行檢修。相對與當前的RS-485系統，極大節省了維修人員的工作量。

圖I是本實用新型的RS-485通訊電路電路圖；圖2是本實用新型的繼電器以及從節點連接RS-485總線的接線端子電路圖；圖3是本實用新型的MCU電路圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。本實用新型的從節點能夠判斷出RS-485總線通信是否出現了異常，當判斷出通訊異常後，能夠自動斷開與RS-485系統總線的連接，並通過自身的IO 口與其RS-485通訊電路進行數據通信，從而可以檢測RS-485通訊電路能否正常工作。如果檢測正常，則自動連接上總線。如果檢測不正常，則不再連接到總線，這樣，那些從節點不能與RS-485總線的主節點進行通信，就說明這些從節點出現故障，從而可以直接找出故障從節點並進行維修。本實用新型的從節點中使用一個雙常開雙常閉的繼電器，從節點的RS-485通訊電路的A、B兩條線分別接繼電器的兩個公共引腳。RS-485總線的A、B兩條線分別接繼電器的兩個常閉引腳，而繼電器的兩個常開引腳分別接到從節點的MCU的IO 口上。正常工作時，繼電器不動作，故從接點的RS-485通訊電路通過繼電器的常閉引腳連接到RS-485總線，實現數據的正常通信。RS-485總線會定時的向所有節點發送某種規定好的數據，當從節點在一定時間內沒有正確收到這一數據，就可以斷定總線通訊已經出現故障。此時從節點的MCU控制繼電器進行動作，將繼電器的公共引腳由與常閉引腳連接改為與常開引腳連接，從而斷開了從節點RS-485通訊電路與RS-485總線的電氣連接，同時把從節點RS-485通訊電路連接到MCU的IO 口上。利用MCU的IO 口模擬RS-485通信。IO模擬RS-485信號發送給從節點的RS-485通訊電路，如果接收數據正確，則說明該從節點RS-485通訊電路的數據接收正常，然後從節點RS-485通訊電路發送數據到IO 口，如果IO 口接收的數據也正確，則說明該從節點RS-485通訊電路數據發送正常。如果判斷出從節點的RS-485通訊電路數據接收和發送都正確，則將該節點的RS-485通訊電路連接到總線上。如果判斷出從節點的RS-485通訊電路數據接收或者發送不正確，則不再將該節點的RS-485通訊電路連接到總線。從而避免了該故障節點對整個RS-485通訊網絡的數據通訊造成影響。參見附圖圖I是本實用新型的RS-485通訊電路電路圖；圖2是本實用新型的繼電器以及從節點連接RS-485總線的接線端子電路圖；圖3是本實用新型的MCU電路圖。圖I中從節點的RS-485通訊電路的A'、B'兩線是和圖2中的繼電器RLl兩個公共端引腳相連。圖2中，接線端子Pl對外是連接系統RS-485總線的，對內連接到繼電器RLl兩個的常閉引腳A⑵、B(7)。繼電器RLl的兩個常開引腳A"和B"與圖3中的從節點的 MCU (U3)的 IO 口 P3. 3 和 P3. 4 相連。當系統正常工作時，P37為低電平，繼電器RLl不動作。此時V與A相連，B'與B相連。即從節點的RS-485通訊電路與RS-485總線相連接。當從節點在設定時間內，沒能從RS-485總線上接收到特定的數據，則MCU(U3)的P37弓丨腳輸出高電平，此時繼電器RLl動作，A'、B'和A"、B"相連。MCU通過從節點的RS-485通訊電路向P3. 3和P3. 4 口發送一組數據並用此組數據和MCU接收到的該組數據進行比對，然後MCU通過P3. 3和P3. 4 口向從節點的RS-485通訊電路發送數據並用此數據和MCU接收到的該數據進行比對，如果兩次數據比對都正確，則認為此從節點的RS-485通訊電路沒有故障，可以連接到RS-485總線。MCU的P37輸出低電平，使繼電器復位，即從節點的RS-485通訊電路重新與RS-485總線相連接。如果兩次數據比對有一次有誤或兩次數據比對都有誤，則保持從節點的RS-485通訊電路與RS-485總線的脫離狀態，從而保證了故障節點影響不到RS-485系統總線的通訊。同時，總線與該從節點長時間無法通信後，即可告知該從節點出現故障，需要檢修。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種新型的RS-485埠故障檢測與隔離系統，其特徵在於，包括RS-485總線和連接於所述RS-485總線上的多個從節點；所述從節點包括RS-485通訊電路、MCU和繼電器；所述MCU分別與所述繼電器和所述RS-485通訊電路連接；所述繼電器分別與所述MCU、所述RS-485通訊電路和所述RS-485總線連接；所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連接。
2.根據權利要求I所述的新型的RS-485埠故障檢測與隔離系統，其特徵在於，所述繼電器是雙常開雙常閉的繼電器。
3.根據權利要求2所述的新型的RS-485埠故障檢測與隔離系統，其特徵在於，所述 繼電器的兩個公共引腳分別與所述RS-485通訊電路的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常閉引腳分別與所述RS-485總線的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常開引腳分別與所述MCU的IO 口相連。
專利摘要本實用新型提供一種新型的RS-485埠故障檢測與隔離系統，包括總線和連接於所述總線上的多個從節點，所述從節點包括RS-485通訊電路、MCU和繼電器；所述MCU與所述繼電器的常開端以及所述RS-485通訊電路連接，所述繼電器與所述的RS-485通訊電路和RS-485總線連接，本實用新型的從節點能夠判斷出RS-485總線通信是否出現了異常，當判斷出通訊異常後，能夠自動斷開與RS-485系統總線的連接，並通過自身的IO口與其RS-485通訊電路進行數據通信，從而可以檢測RS-485通訊電路能否正常工作。
文檔編號H04L12/40GK202652242SQ20122034068
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者王欒寶, 李磊, 巴布, 卡納恩, 古瑪 申請人:臨沂市拓普網絡有限公司