一种防断路的基于RS485总线的环形网络的制作方法

一种防断路的基于rs485总线的环形网络
技术领域
1.本实用新型涉及rs485网络通讯技术领域，特别涉及了一种防断路的基于rs485总线的环形网络。


背景技术：

2.rs485总线采用差分信号传输，具有极强的抗共模能力，支持多个节点，通讯距离可达1200米等优良特点，在分布式控制系统中应用越来越广泛。工程实际使用时一般采用手牵手的总线拓扑结构，但是由于rs485转换器本身的驱动能力不足、 rs485总线布线施工接线不良等因素导致通讯时好时坏的现象时常发生，给系统的稳定性带来了很大的隐患。
3.采用传统rs485总线的系统具有以下缺点：
4.（1）电缆松动、脱落时，有可能导致该节点后面所有的节点通讯异常，扩大事故面积；
5.（2）在多节点、长距离场合需对网络进行阻抗匹配的调试，增添工程复杂性；
6.（3）在多节点、长距离，设备需要走rs485通讯线缆供电的场合，远离rs485主机的设备由于电缆损耗，供电电压不足容易导致设备工作不稳定。
7.而目前虽然提出的rs485冗余系统，虽然具有单点故障自动切换功能，但是，网络结构复杂，始端箱和插接箱需要双485口支持，成本高。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是克服现有技术中存在的问题，提供了一种防断路的基于rs485总线的环形网络，当其中任一个节点总线电缆松动时，所有的节点照样正常通讯；提高了总线信号的质量，有利于提高系统可靠性。
9.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：包括rs485主机模块和rs485从机模块，所述rs485主机模块包括控制模块以及与控制模块连接的串口模块，所述串口模块还连接有2个rs485电路模块；rs485从机模块包括若干个节点，所述节点之间相互连接，首尾两个节点分别与一个rs485电路模块连接，构成环形组网。
10.所述的2个rs485电路模块包括rs485_1和rs485_2，rs485_1和rs485_2分别是rs485从机模块的起点和终点，所述rs485_1与第一个节点连接，若干个节点之间依次串联，最后一个节点与rs485_2连接组成环形网络。rs485_1和rs485_2分别是rs485从机模块的起点和终点，但两者之间并不区分，起点和终点只是一种说法。本实用新型采用1路串口模块转成2路rs485电路的结构设计，且两路rs485电路与rs485从机模块的若干个节点采用环形组网，当其中任意两个节点之间总线电缆松动或者脱落时，该故障电缆两端的节点分别通过一路rs485电路完成正常通讯，从而实现，当发生某一处故障时，所有节点照常可以通讯，提高了总线信号的质量，有利于提高系统可靠性。
11.作为优选，所述的rs485电路模块包括一个匹配电阻r。这样在系统组网时，工程人员不需要再加阻抗匹配，降低了工程的复杂性。
12.作为优选，所述的控制模块包括故障判断模块以及链路切换模块，所述故障判断模块与链路切换模块连接。故障判断模块用于判断节点之间是否出现断路，若出现，则将信息传递给链路切换模块，由链路切换模块进行链路切换：该节点之前的数据由rs485_1读取，该节点之后的数据由rs485_2读取，保证通信的正常，提高系统稳定性。
13.作为优选，所述的故障判断模块包括数据读取模块以及数据对比模块，数据读取模块与数据对比模块连接，数据对比模块与链路切换模块连接。
14.作为优选，故障判断模块包括数据读取模块以及数据对比模块，数据读取模块可以实时监测串口模块收发数据引脚波形的宽度、时延等参数判断总线波形质量以及节点数据读取情况，并将其传递给数据对比模块，数据对比模块对其进行分析，判断波形质量以及节点之间的通断，若出现问题，则将故障传递给链路切换模块，链路切换模块可以自动调整通讯波特率，使系统rs485总线工作在一个最佳状态，达到改善通讯质量的目的或者切换通信链路，保证通信正常。
15.作为优选，还包括存储模块，所述存储模块与故障判断模块连接。存储模块用于存储rs485通信中的故障，方便查看故障信息。
16.作为优选，还包括led灯模块，所述led灯模块包括故障灯与正常灯，所述故障灯与正常灯均与控制模块中的数据对比模块连接，若网络正常则正常灯亮；若出现故障，则故障灯亮，提示工作人员需要对电缆进行检测、维护。
17.作为优选，所述的串口模块为usart接收模块或uart接收模块，usart接收模块是同步/异步收发器，uart接收模块是异步收发器。
18.作为优选，所述的两路rs485任意时刻都是同时工作的。这样在其中一个节点的电缆松动时，所有的节点照样可以正常通讯。
19.作为优选，所述的控制模块还包括存储单元，用于存储rs485通信中的软件故障。方便查看故障信息。
20.作为优选，还包括显示模块，所述显示模块为显示屏，用于显示是哪两个节点之间的电缆出现故障，便于工作人员精准定位。
21.因此，本实用新型具有如下有益效果：1、总线带载能力增强为原来的2倍，有利于rs485接收器正确地识别信号；2、环形组网方式，当其中一个节点的电缆松动时，所有的节点照样可以正常通讯；3、2路rs485自身带匹配电阻，降低了工程的复杂性；4、在多节点、长距离，设备需要走rs485通讯线缆供电的场合，由于环形组网，降低了电缆的损耗，有效保护设备的正常工作；5、波特率自动配置单元通过分析总线信号，自动调整总线通讯波特率，使系统rs485总线工作在一个最佳状态。
附图说明
22.图1是本实用新型的结构示意图；
23.图2是本实用新型的单个节点故障示意图；
24.图中：1、控制模块；2、串口模块；3、rs485主机模块；4、rs485从机模块。
具体实施方式
25.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
26.本实施例为一种防断路的基于rs485总线的环形网络，如图1所示，包括rs485主机模块3和rs485从机模块4，左边的rs485主机模块包括控制模块1和串口模块2，控制模块和串口模块交互信息，串口模块转成2路rs485电路：rs485-1和rs485_2，总线带载能力增强为原来的2倍，有利于rs485接收器正确地识别信号。rs485电路上加有匹配电阻r，这样在系统组网时，工程人员不需要再加阻抗匹配。右边的rs485从机模块包括若干个节点，节点1到节点m+1通过手牵手的方式形成环形组网，降低了电缆的损耗，有效保护设备的正常工作。
27.串口模块可以是usart收发器或者uart收发器，usart是同步/异步收发器，uart是异步收发器。所述的控制模块包括故障判断模块以及链路切换模块，故障判断模块包括数据读取模块以及数据对比模块，数据读取模块可以实时监测串口模块收发数据引脚波形的宽度、时延等参数判断总线波形质量以及节点数据读取情况，并将其传递给数据对比模块，数据对比模块对其进行分析，判断波形质量以及节点之间的通断，若出现问题，则将故障传递给链路切换模块，链路切换模块可以自动调整通讯波特率，使系统rs485总线工作在一个最佳状态，达到改善通讯质量的目的或者切换通信链路，保证通信正常。
28.还包括led灯模块，led灯模块包括故障灯与正常灯，故障灯与正常灯均与控制模块中的数据对比模块连接，若网络正常则正常灯亮；若出现故障，则故障灯亮，提示工作人员需要对电缆进行检测、维护。
29.还包括显示模块，用于显示是哪两个节点之间的电缆出现故障，便于工作人员精准定位。
30.还包括存储模块，用于存储rs485通信中的软件故障，便于查看故障信息。工作时，两路rs485任意时刻都是同时工作的，这样在其中一个节点的电缆松动时，所有的节点照样可以正常通讯。
31.为方便说明，假设rs485_1为“起点”，rs485_2为“终点”（实际是不区分的），该系统从“起点
”‑
》“节点1
”‑
》“节点2
”‑
》“节点3
”‑
》
…‑
》“节点m+1
”‑
》“终点”组成了环形网络。
32.图2为基于rs485环形网络的分布式系统单个节点故障示意图，假设“节点1”和“节点2”之间发生电缆松动、脱落等接触不良现象。此时系统通过 rs485_1可以对“起点”、“节点1”正常通讯。通过 rs485_2可以对“终点”、“节点m+1”、“节点m
”…
和“节点2”正常通讯，此时整个系统的全部节点都是可以正常通讯的。
33.以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。