[发明专利]低成本侦测和隔离RS485总线占用故障的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动化数字通信领域，具体地说是一种对485集线器占用总线的判断和处理方法及其装置。

背景技术

在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的基础上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。

RS-485标准采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，总线的最大传输距离达到1200m，最大节点数为32，且对复杂的电磁环境有良好的抗干扰能力，已经被广泛应用于各种自动化控制系统中。

485网络拓扑一般采用一主多从终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络，最好采用一条总线将各个节点串接起来。总线式拓扑结构的优点是结构简单，扩展性良好，缺点是一旦总线上某节点故障，占用总线，将导致整个485系统瘫痪，故障的隔离能力差。

为提升485总线的故障隔离能力，增强485系统的稳定性，485集线器（HUB）应运而生。

RS-485集线器，指专为解决复杂的电磁场环境下RS-485总线大系统要求而设计的RS-485总线分割集中器(485hub)。可以提供更加灵活的RS-485星型总线结构，RS-485接口输入、输出端均采用独立驱动方式，改变原有总线的单一式结构为星型网络结构，可以给工程建设及系统的稳定性带来极大的好处。

占用总线故障是指总线上某节点违反总线使用规则，长时间向总线发送数据，导致总线被该故障节点占用，造成该条线路的瘫痪。在使用485集线器的星形网络结构中，该条线路应该被隔离，以便保持其它线路的通讯稳定性。

传统的485集线器，对于占用总线故障的判断和处理，一般采用软件方式，应用微处理器中的程序，对所有485线路进行监控，并对故障进行处理。该方式设计较为复杂，且成本较高。

发明内容

本发明涉及低成本侦测和隔离RS485总线占用故障的方法及其装置，它利用硬件电路完成485节点占用总线故障的判断和隔离方法，设计简洁，故障判断准确，处理迅速，便于推广及应用。

本发明技术解决方案是在每个RS485节点处采用了包括脉冲宽度调制PWM电路、非门及晶体，当下行RS485收到大于200个字节和/或超过3分钟的数据包时，将对应RS485节点关断。

使用以上所述方法的装置，其特征在于在RS485节点处设置有故障侦测电路，所述故障侦测电路包括有：

RS485输入电路处与基极带供电电压3~6V的第一晶体管Q4的发射极端相连通，与第一晶体管Q4集电极并联的第一电容C25，与第一电容C25输出端并联的第一电阻R36，所述第一晶体管Q4、第一电容C25及第一电阻R36组成的脉冲宽度调制PWM电路，该PWM电路输出端连接的第一非门U16D；

所述第一非门U16D输出端与由第二晶体管Q5基极连接，第二晶体管Q5的集电极并联有带供电电压3~6V的充电电路电阻R30和第二非门U16C的输入电路，第二晶体管Q5的发射极与充电电路电容C24相连通，所述充电电路电容C24输出端并联在第二非门U16C的输入电路；

所述第二非门U16C的输出电路并联有主通讯指示灯（RED）及第三晶体管Q3的基极，第三晶体管Q3的集电极与RS485总线输入电路及地线GND1并联，第三晶体管Q3的发射极与左通讯指示灯（GREEN）相连通。

本发明的优点在于：

1、本方法及装置设计简洁。

2、本发明主要处理在数据包出现异常情况时，能准确判断故障，并迅速进行处理。

3、对成本敏感的485集线器的设计中，以实现完全硬件化的485集线器设计，成本更低，提升产品的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明的485故障侦测电路原理图。

具体实施方式

实施例1

在每个RS485节点处采用了包括脉冲宽度调制PWM电路、非门及晶体，当下行RS485收到大于200个字节和/或超过3分钟的数据包时，将对应RS485节点关断。

实施例2

根据图1所示使用了实施例1方法的装置，它在RS485节点处设置有故障侦测电路，所述故障侦测电路包括有：

RS485输入电路处与基极带供电电压3~6V的第一晶体管Q4的发射极端相连通，与第一晶体管Q4集电极并联的第一电容C25，与第一电容C25输出端并联的第一电阻R36，所述第一晶体管Q4、第一电容C25及第一电阻R36组成的脉冲宽度调制PWM电路，该PWM电路输出端连接的第一非门U16D；