CN102662371A - 一种基于rs485的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于RS485的控制系统，包括RS485总线以及至少一个处理单元，所述处理单元包括RS485组，每个所述RS485组通过所述RS485总线串接；所述RS485组包括第一RS485接口芯片以及第二RS485接口芯片，所述第一RS485接口芯片将接收到的所述RS485总线传输的差分485信号转化为直流信号，并输出往所述第二RS485接口芯片；所述第二RS485接口芯片将所述直流信号转化为差分485信号并输出。因为第一RS485接口芯片和第二RS485接口芯片之间使用直流信号传输，从电气特性上隔离了输入信号跟输出信号之间的阻抗匹配问题，实现了RS485的节点无限级联。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制领域，更具体的说，是涉及一种基于RS485的控制系统。
背景技术
RS485接口芯片已广泛应用在工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。在RS485通信控制领域中，请参见图1，通常是每条RS485总线挂接至少一个处理单元，其中，每个处理单元包括一个RS485接口芯片以及一个智能化芯片MCU，每个RS485接口芯片并行连接。由于RS485接口芯片的输入信号和输出信号之间存在阻抗匹配的问题，使RS485总线上挂接的RS485接口芯片数量受到限制，不能无限级联。理论上，每条RS485总线最大支持32或者256个节点。所谓节点数，就是RS485总线上面可以挂接的RS485芯片的数量。
而实际操作中，RS485通信的控制数量一般为数百个，由于RS485接口芯片的输入信号和输出信号之间的阻抗匹配问题，使RS485总线上挂接的RS485接口芯片数量受到限制，不能满足实际需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于RS485的控制系统，有效的解决了现有技术中RS485总线上挂接的RS485接口芯片数量受到限制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于RS485的控制系统，包括RS485总线以及至少一个处理单元，所述处理单元包括RS485组，每个所述RS485组通过所述RS485总线串接；
所述RS485组包括第一RS485接口芯片以及第二RS485接口芯片，所述第一RS485接口芯片将接收到的所述RS485总线传输的差分485信号转化为直流信号，并输出往所述第二RS485接口芯片；所述第二RS485接口芯片将所述直流信号转化为差分485信号并输出。
优选的，所述处理单元还包括一个微控制器，所述微控制器与所述RS485组相连，用于获取信号并用于通信处理。
优选的，还包括检测单元，所述检测单元与所述处理单元相连，用于检测所述处理单元是否发生故障。
优选的，还包括报警装置，所述报警装置与所述检测单元相连，在接收到所述检测单元发出的故障信息时，执行相应的报警操作。
优选的，所述报警装置具体为LED指示灯和/或声音报警器。
优选的，所述总线具体为非屏蔽双绞线。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于RS485的控制系统，包括RS485总线以及至少一个处理单元，所述处理单元包括RS485组，每个所述RS485组通过所述RS485总线串接；所述RS485组包括第一RS485接口芯片以及第二RS485接口芯片，所述第一RS485接口芯片将接收到的所述RS485总线传输的差分485信号转化为直流信号，并输出往所述第二RS485接口芯片；所述第二RS485接口芯片将所述直流信号转化为差分485信号并输出。因为第一RS485接口芯片和第二RS485接口芯片之间使用直流信号传输，从电气特性上隔离了输入信号跟输出信号之间的阻抗匹配问题，实现了RS485的节点无限级联。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的485通信系统的结构图；
图2为现有技术中多个RS485接口芯片间阻抗匹配的连接关系图；
图3为本发明实施例提供的一种基于RS485的控制系统的结构图；
图4为本发明实施例提供的多个处理单元的连接关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1为现有技术中的485通信控制系统的结构图，通常是每条RS485总线101挂接至少一个处理单元，其中，每个处理单元包括一个RS485接口芯片102以及一个智能化芯片MCU103，每个RS485接口芯片102并行连接。由于RS485接口芯片102的输入信号和输出信号之间存在阻抗匹配的问题，使RS485总线101上挂接的RS485接口芯片102数量受到限制，不能无限级联。理论上，每条RS485总线101最大支持32或者256个节点。所谓节点数，就是RS485总线101上面可以挂接的RS485芯片102的数量。
其中，阻抗匹配有串联终端匹配和并联终端匹配，串联终端匹配是信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的情况下采用，在信号源与传输线上串接一个电阻，使得信号源的输出阻抗和传输线的特征阻抗相匹配，抑制负载端反射回来的信号发生再反射。并联终端匹配是在信号源端阻抗很小的情况下，通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，达到消除负载端反射的目的。
而实际操作中，RS48总线终端匹配多采用的是双电阻并联终端匹配，如图2所示。双电阻并联终端匹配由于是两电阻并联值与传输线的特性阻抗相等或相近，每个电阻都比传输线的特征阻抗大，对电流的要求不高。但是，并联终端匹配不管是单电阻还是双电阻总归是会带来直流功耗，降低总线负载能力。一般RS485总线传输线的特征阻抗为120欧姆，采用两个120欧姆电阻作为RS485总线的终端匹配电阻，具体连接方式是首尾各接一个，并联于485正负上。由于485总线并联电阻会导致直流功耗，一般建议在传输距离不超过300米。
综上，RS485通信的控制数量一般为数百个，由于RS485接口芯片的输入信号和输出信号之间的阻抗匹配问题，使RS485总线上挂接的RS485接口芯片数量受到限制，不能满足实际需求。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于RS485的控制系统，包括RS485总线以及至少一个处理单元，所述处理单元包括RS485组，每个所述RS485组通过所述RS485总线串接；所述RS485组包括第一RS485接口芯片以及第二RS485接口芯片，所述第一RS485接口芯片将接收到的所述RS485总线传输的差分485信号转化为直流信号，并输出往所述第二RS485接口芯片；所述第二RS485接口芯片将所述直流信号转化为差分485信号并输出。因为第一RS485接口芯片和第二RS485接口芯片之间使用直流信号传输，从电气特性上隔离了输入信号跟输出信号之间的阻抗匹配问题，实现了RS485的节点无限级联。
请参阅附图3，图3为本发明实施例提供的一种基于RS485的控制系统的结构图，包括RS485总线以及至少一个处理单元301，所述处理单元301包括RS485组3011，每个所述RS485组3011通过所述RS485总线串接；所述RS485组3011包括第一RS485接口芯片以及第二RS485接口芯片，所述第一RS485接口芯片将接收到的所述RS485总线传输的差分485信号转化为直流信号，并输出往所述第二RS485接口芯片；所述第二RS485接口芯片将所述直流信号转化为差分485信号并输出。
首先，第一RS485接口芯片接收到上段RS485总线传来的信号，然后自动的转化为直流信号（TTL电平），并传输到第二RS485接口芯片。第二RS485接口芯片将信号调理成差分485信号后传输到RS485总线下段。需要说明的是，从下位机传上来的信号同样按照此方式，只是方向是从第二RS485接口芯片到第一RS485接口芯片。
优选的，所述处理单元301还包括一个微控制器3012，所述微控制器3012与所述RS485组3011相连，用于获取信号并用于通信处理。
微控制器3012通过连接第一RS485芯片以及第二RS485芯片之间的RXD.TXD获取信号，并相应处理。除此，还可以通过设置RS485芯片的管脚，实现通信方向优先情况。在此发明中，可以通过分离的通线线路，实现收发通信链路的分开。并且还可以将该功能集成到芯片里面，使用单一的芯片解决以上多个芯片功能的集成。在此，不再详细列举。
图4为本发明实施例提供的多个处理单元的连接关系图。
在现有RS485通信中，影响RS485接口芯片通信的负载数量的主要原因是：每一个引入的RS485接口芯片都会有本身的阻抗，这样多个RS485接口芯片并联在RS485总线上面的时候，就会导致总线上阻抗的变化。而阻抗的变化就导致了通信上面驱动能力的变化等，所以总线上面挂载的负载不会很多。
假定RS485接口芯片的阻抗为R。从上位机看总线，传统的电阻为：Z=1/R1+1/R2+……1/RN，使用本本发明提供的通信系统，其电阻Z=R。二者对比知道，前者随着连接的数量增加，阻抗变化，后者基本不变化，这样就可以无限接连。
为了更好的实现本发明提供的通信系统的实用性，优选的，还包括检测单元，所述检测单元与所述处理单元相连，用于检测所述处理单元是否发生故障。
优选的，还包括报警装置，所述报警装置与所述检测单元相连，在接收到所述检测单元发出的故障信息时，执行相应的报警操作。其中，所述报警装置具体为LED指示灯和/或声音报警器。
除此，本发明采用的RS485总线具体为非屏蔽双绞线。
综上所述：本发明提供了一种基于RS485的控制系统，包括RS485总线以及至少一个处理单元，所述处理单元包括RS485组，每个所述RS485组通过所述RS485总线串接；所述RS485组包括第一RS485接口芯片以及第二RS485接口芯片，所述第一RS485接口芯片将接收到的所述RS485总线传输的差分485信号转化为直流信号，并输出往所述第二RS485接口芯片；所述第二RS485接口芯片将所述直流信号转化为差分485信号并输出。因为第一RS485接口芯片和第二RS485接口芯片之间使用直流信号传输，从电气特性上隔离了输入信号跟输出信号之间的阻抗匹配问题，实现了RS485的节点无限级联。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的装置而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种基于RS485的控制系统，其特征在于，包括RS485总线以及至少一个处理单元，所述处理单元包括RS485组，每个所述RS485组通过所述RS485总线串接；
所述RS485组包括第一RS485接口芯片以及第二RS485接口芯片，所述第一RS485接口芯片将接收到的所述RS485总线传输的差分485信号转化为直流信号，并输出往所述第二RS485接口芯片；所述第二RS485接口芯片将所述直流信号转化为差分485信号并输出。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述处理单元还包括一个微控制器，所述微控制器与所述RS485组相连，用于获取信号并用于通信处理。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括检测单元，所述检测单元与所述处理单元相连，用于检测所述处理单元是否发生故障。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与所述检测单元相连，在接收到所述检测单元发出的故障信息时，执行相应的报警操作。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述报警装置具体为LED指示灯和/或声音报警器。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述总线具体为非屏蔽双绞线。
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