[发明专利]一种RS485智能环路

说明书

技术领域：

本发明涉及电路控制，特别涉及一种应用于工业现场控制的RS485智能环路。

背景技术：

随着现场工业设备智能化数字化的发展，这几年现场设备开始出现采用总线通讯控制替代传统的硬接线控制的趋势，而且为提高总线通讯的可靠性，现场设备的总线通讯也在从单网向环网发展。在现场总线中，RS485因为价格低廉、性能稳定和成熟度高等特点得到了广泛的应用。

RS485总线是一种串行总线，采用差分信号在A、B两根线上传输；一般采用双绞线进行差分传输，所以有极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV电压，因此总线长度可以达到千米以上。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。如果需要使用星型结构，就必须使用485中继器或者485集线器才可以。RS-485/422总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。

虽然RS485的总线不能形成一个闭环，但是可以把总线的两端集中在一起，对于总线上的任何节点，可以通过总线的两端分别进行访问。

以下通过两个当前的方案列举来指出现有技术的具体不足：

如图1所示，它是一种RS485总线型的网络，主机通过一路A、B线连接所有的RS485节点102。当A、B线的任何一点出现故障时，主机控制器101将只能访问到故障点前的部分节点。

如图2所示，它是一种RS485的环形网络，主机通过一路A、B线连接所有RS485节点202，同时总线的终端返回到主机控制器201的RS485收发器203。由于RS485是一种半双工的网络，控制器上的两路RS485信号是需要由某种开关机制进行切换的。这种连接方式下，当环路中的任何一点出现故障时，控制器可以通过开关切换总线，从另外一端访问总线上的节点，当出现多点故障时，中间的节点将不可访问。这种方式下，单点故障时，故障点两边的节点不能同时访问。

发明内容：

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种应用于工业现场控制的RS485智能环路。这种环路形的控制线路的结构采用两个RS485接口同时工作，并且线路上的每个节点都包括四种访问状态：双端口状态、端口1状态、端口2状态、挂起状态。由于该环路设置有挂起节点动态检测和恢复，以及环路故障检测和动态恢复。使得其已经大量应用于工业现场，提高了工业现场RS485设备的持续运行能力，增加了工业现场RS485总线的快速诊断能力。

本发明的具体技术方案如下：

一种RS485智能环路，包括主机控制器和若干个RS485节点；其特征在于，所述主机控制器内设有两个RS485收发器，两个RS485收发器之间通过连接A、B两根差分信号线来形成一环形控制网络；所述每个RS485节点设有一分别连接A、B两根差分信号线的RS485收发器。

上述方案中，所述主机控制器中的两个RS485收发器任意时刻都是同时工作的。

上述方案中，所述主机控制器中任意一个RS485收发器端口处于常规发送、接收状态时，称为常规端口，另外一个必处于监控接收状态，称为监控端口；当常规端口进行节点遍历循环时，监控端口如果没有收到有效数据，则表示环路故障；否则表示环路正常。

上述方案中，所述当某个RS485节点不能从主机的某个收发器端口访问时，两个收发器端口进行切换状态，常规端口切换为监控端口，监控端口切换位常规端口，从切换后的常规端口继续尝试访问。

上述方案中，所述每个RS485节点都有相对应的主机收发器端口，包括四种状态：双端口、端口1、端口2、挂起；所述双端口状态表示环路处于正常运行状态，该节点可以从主机的任何一个端口访问；所述端口1和端口2表示环路有故障，主机只能通过指定的端口访问该节点；所述挂起状态表示环路有多于一处的故障，该节点不能通过主机的任何端口访问到。

上述方案中，所述当某个RS485节点进入挂起状态后，按照预设的时间/节点扫描循环次数后，重新尝试对挂起的节点进行扫描检测；这样可以在环路故障被修复时，避免节点不能重新被扫描；当环路状态恢复到正常环路状态时，环路中的所有节点恢复双端口状态。

本发明所述的RS485智能环路，能够很好的解决当前RS485总线型网络中故障发生后导致网络失效的问题，对于RS485总线通讯的可靠性具有很好的提升作用。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。