专利名称：低成本侦测和隔离rs485总线占用故障的方法及其装置的制作方法
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G85hub)。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；T6V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飞V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CM相连通，所述充电电路电容CM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GNDl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。
图1是本发明的485故障侦测电路原理图。
具体实施例方式实施例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ι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；T6V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;
所述带供电电压3飞V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CM相连通，所述充电电路电容CM输出端并联在第二非门U16C的输入电路；
所述带供电电压3飞V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GNDl并联，第三晶体管Q3的发射极与左通讯指示灯(GREEN)相连通。
正常工作情况分析
初始状态下，a点保持为高电平，Q4截止，b处为低电平，经过非门翻转，Q5导通，c点为低电平，经过非门，d点为高电平，D13 (RED)红灯不亮。当接收到下行RS485正常数据包时(正常数据包一般不超过200个字节)，b点RC电路具有延时保持功能，当数据翻转时， b点电位会保持上一个数据的电平，因此，当a接收到下行RS485数据为“0”时，d点为“1” 即保持电平为高，此时，Q3导通，保证下行RS485数据返回e点，返回给上行RS485。同时， D13 (GREEN)绿灯闪烁，D13 (RED)红灯不亮，表示数据正常通讯。占用总线情况分析(发生故障时)
当RS485占用总线时(数据包不断发送超过3分钟)，a点不断接收到下行RS485数据， 此时，Q4、C25、R36等同组成一个PWM电路，b点电位随时间不断抬高，并保持一定的电压(非门输入高电平范围内)，经过非门后，Q5截止，R30、CM组成RC充电电路，c点电压随时间增加而增加，当到达非门翻转的阀值时(到达阀值的时间由R30、CM决定)，d点为低电平，D13 (RED)红灯亮，表示此通道下行RS485占用总线。同时Q3截止，下行RS485的数据被关断， 无法到达e点，因此起到了屏蔽隔离故障的作用，而不影响其它通道的下行RS485接口的工作。实施例3
与实施例2相同，只是第一晶体管Q4基极的供电电压为5V，第二晶体管Q5的集电极的供电电压5V，第一非门U16D的供电电压5V，第二非门U16C的供电电压5V。
权利要求
1.低成本侦测和隔离RS485总线占用故障的方法，其特征在于在每个RS485节点处采用了包括脉冲宽度调制PWM电路、非门及晶体管，当下行RS485收到大于200个字节或超过 3分钟的数据包时，将对应RS485节点关断。
2.使用权利要求1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；T6V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飞V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CM相连通，所述充电电路电容CM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GNDl并联，第三晶体管Q3的发射极与左通讯指示灯(GREEN)相连通。
全文摘要
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，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。它公开了在每个RS485节点处采用了包括脉冲宽度调制PWM电路、非门及晶体管，当下行RS485收到大于200个字节或超过3分钟的数据包时，将对应RS485节点关断。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。
文档编号G06F13/42GK102169473SQ20111010142
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者卢恩, 罗金育, 陈东俞 申请人:广州市捷信通科技发展有限公司