Промышленная сеть на основе интерфейса RS-485

Пример применения модуля для регулирования температуры

Модули имеют встроенный алгоритм релейного и ПИД регулирования. Это позволяет использовать их в качестве ло­кального технологического контроллера для выполнения функции стабилизации температуры. В качестве примера на Рис. 3.19 показана структурная схема системы поддержания стабильной тем­пературы в емкости с нагревательным элементом.

Термопара является нелинейным пре­образователем температуры в напря­жение. Для компенсации нелинейности в модулях используется поправочная таблица, взятая из ГОСТ Р 8.585-01 для термопар типа К, J, В, L, Е, S, R, N, Т и занесенная в ЭППЗУ модуля. Микро­контроллер, имеющийся в модуле, вносит поправки в результат измере­ния, пользуясь этой таблицей. Поэтому модуль выдает через порт RS-485 зна­чение температуры.

Напряжение на зажимах термопары зависит не от абсолютного значения температуры, а от разности температур горячего и холодного спая. Температу­ра холодного спая в модуле измеряется линейным полупроводниковым датчи­ком температуры.

Модули серии NL могут быть включены в промышленную сеть на основе интерфейса RS-485, которая использует пере­дачу сигналов в обоих направлениях по двум проводам. RS-485 является стандартным интерфейсом, специально спроек­тированным для передачи цифровых данных в условиях индустриального окружения. Он широко используется для по­строения промышленных сетей, связывающих устройства с интерфейсом RS-485 на расстоянии до 1,2 км (ретрансляторы позволяют увеличить это расстояние). Линия передачи сигнала в стандарте RS-485 является дифференциальной, симмет­ричной относительно "земли". Один сегмент промышленной сети может содержать до 32 устройств. Передача сигнала по сети является двунаправленной, инициируемой одним ведущим устройством, в качестве которого обычно использу­ется офисный или промышленный компьютер (контроллер). Если управляющий компьютер по истечении некоторого времени не получает от модуля ответ, обмен прерывается и инициатива вновь передается управляющему компьютеру. Любой модуль, который ничего не передает, постоянно находится в состоянии ожидания запроса. Ведущее устройство не имеет адреса, ведомые - имеют.

Удобной особенностью сети на основе стандарта RS-485 является возможность отключения любого ведомого устройства без нарушения работы всей сети. Это позволяет делать "горячую" замену неисправных устройств.

Применение модулей серии NL в промышленной сети на основе интерфейса RS-485 позволяет расположить модули в непосредственной близости к контролируемому оборудованию и таким образом уменьшить общую длину проводов и величину паразитных наводок на входные цепи.

Размер адресного пространства модулей позволяет объединить в сеть 256 устройств. Однако при использовании для ад­ресации кода скорости обмена можно адресовать 2048 устройств. Поскольку нагрузочная способность интерфейса RS-485 модулей составляет 32 стандартных устройства, для расширения сети до 256 единиц необходимо использовать RS-485 ретрансляторы между фрагментами, содержащими до 32 модулей. Конвертеры и ретрансляторы (репитеры) сети не являются адресуемыми устройствами и поэтому не уменьшают предельную размерность сети.

Управляющий компьютер, имеющий порт RS-485, подключается к сети непосредственно. Компьютер с портом RS-232 подключается через преобразователь интерфейса RS-232 в RS-485, (например, NL-232C) (Рис. 3.11). Для построения сети рекомендуется использовать экранированную витую пару проводов.

Любые разрывы зависимости импеданса линии от пространственной координаты вызывают отражения и искажения сиг­налов. Чтобы избежать отражений на концах линии, к ним подключают согласующие резисторы (Рис. 3.20).

Сопротивление резисторов должно быть равно волновому сопротивлению линии передачи сигнала. Если на конце линии сосредо­точено много приемников сигнала, то при выборе сопротивления согласующего резистора надо учитывать, что входные сопротивления приемников оказываются соединенными параллельно между собой и параллельно согласующему рези­стору. В этом случае суммарное сопротивление приемников сигнала и согласующего резистора должно быть равно вол­новому сопротивлению линии. Поэтому на Рис. 3.20 показано сопротивление R=120 Ом, хотя волновое сопротивление линии равно 100 Ом. Чем больше приемников сигнала на конце линии, тем большее сопротивление должен иметь тер­минальный резистор.

Наилучшей топологией сети является длинная линия, к которой в разных местах подключены адресуемые устройства (Рис. 3.20). Структура сети в виде звезды не рекомендуется в связи со множественно­стью отражений сигналов и проблемами ее согласования.

Дата добавления: 2013-12-13