Plan wykładu
Sieci sensorowe w przemyśle
Podsumowanie wykładu o interfejsach
szeregowych
Sensory i Sieci Wprowadzenie do zagadnień
Sensorowe  przemysłowych
wykład 9 Cyfrowe przesyłanie sygnałów: RS485
Analogowe przesyłanie sygnałów: standardy
0-10V, 4-20mA
Czujniki RTD
Protokół przesyłania danych Modbus
Poznane interfejsy szeregowe
Przemysłowe aplikacje sieci
sensorowych
RS232 I2C 1 Wire
Automatyzacja fabryk
Topologia P2P Magistrala Magistrala
Systemy monitoringu
Przeznaczenie Komunikacja z Komunikacja pomiędzy Komunikacja z budynków i środowiska
modemami, pomiędzy układami scalonymi: niewielkimi urządzeniami:
komputerami i aparaturą RTC, ADC, DAC, termometry cyfrowe, Automatyzacja budynków
pomiarowÄ… termometry, NVRAM, zamki elektroniczne,
Inteligentne systemy
moduły w RTV układy ładowania
akumulatorów
transportu
Szybkość typowo 9600bps standard 100 kbps standard 16 kbps
Systemy militarne
max 115,2 kbps fast mode 400 kbps overdrive 142 kbps
Odległość kilkanaście metrów od cm do m kilka cm do 100m
Systemy do pracy w
Zabezpieczenie bit parzystości - suma kontrolna CRC warunkach polarnych,
poprawności transmisji
pustynnych, itp.
Ilość łączonych 2 112 248
urządzeń Energetyka
Optoizolacja
Uwarunkowania przemysłowe narzędzie walki z pętlą masy
Duże odległości Szeroki zakres temperatur
pracy: od 0÷60°C do -
Obecność silnych zakłóceń
40÷85°C
Silna potrzeba
Szeroki zakres napięć
niezawodności
zasilajÄ…cych:10÷48VDC
Potrzeba przesyłu dużych
Optoizolacja, ochrona ESD,
ilości danych
EFT, przeciwprzepięciowa
Potrzeba łączenia dużej
Odporność mechaniczna na
ilości urządzeń
wstrzÄ…sy
1
Zasilanie redundantne Transmisja różnicowa
zapewnienie drugiego niezależnego (alternatywnego, Tolerance of ground offsets
równoległego) zasilania (niewrażliwego na warunki zewnętrzne, w
Suitability for use with low-voltage electronics
tym wyładowania atmosferyczne oraz zaniki napięcia)
Resistance to electromagnetic interference
urządzeniom, które ze względu na pełnioną funkcję muszą
pracować bez przerwy.
RS-422 RS-485
RS-232/422/485 Ramka RS-485
Rodzaj Nadajników Odbiorników
Rodzaj linii Odległość Szybkość
transmisji /linia /linia
Full-duplex Transmisja
RS-232 1 1 15m 20kbps
Point-to-point Single-ended
Full-duplex
Transmisja
RS-422 1 10 1200m 10Mbps
różnicowa
Point-to-point
Half-duplex Transmisja
RS-485 32 31 1200m 10Mbps
różnicowa
Multi-drop
2
RS-485 Sieć RS-485  typowa konfiguracja
Sieć RS-485 - daisychain Sieć RS-485 - gwiazda
Rezystor terminujący Pętla prądowa (cyfrowa)
transmisję na odległość około 4 km przy szybkości 19.2 kbps
eliminacja wpływu rezystancji przewodów
60mA lub 20mA
3
Transmisja światłowodowa Analogowe przesyłanie sygnału
Ogromne dystanse NapiÄ™cie 0÷10V
Duże iloÅ›ci transmitowanych danych NapiÄ™cie 0÷5V
Brak interferencji elektromagnetycznych NapiÄ™cie 1÷5V
Odpowiednie do trudnych warunków PrÄ…d 0÷20mA
Elektryczna izolacja nadawcy/odbiorcy PrÄ…d 4÷20mA
Napięcie ą5V
Napięcie ą10V
PrÄ…d Ä…20mA
Przykład - Przetwornik ciśnienia
Pętla prądowa różnicowego DP-10
Termometry rezystancyjne
Typowe sygnały (resistance temperature detectors RTD)
przyrząd pomiarowy służący do pomiaru temperatury
Wejścia napięciowe: 0~150mV, 0~500mV, 0~1V, 0~5V,
wykorzystujÄ…cy zmianÄ™ oporu towarzyszÄ…cÄ… zmianom
0~10V, 0~15V Ä…150mV, Ä…500mV, Ä…1V, Ä…5V, Ä…10V,Ä…15V
temperatury
WejÅ›cia prÄ…dowe: Ä…20mA, 4÷20mA Oporność elektryczna metali w pewnym zakresie roÅ›nie liniowo
wraz ze wzrostem temperatury
WyjÅ›cia napiÄ™ciowe: Ä…10V i prÄ…dowe: 0÷20mA, 4÷20mA
Stosowane są oporniki platynowe i niklowe ze względu na
Wejście termopar: J,K,T,E,R,S,B wysoką temperaturę topnienia i odporność na korozję
Pt100  opornik platynowy o wartoÅ›ci pomiarowej 100 &! w 0°C
Wejście czujników: Pt, Ni i termistorowe (2, 3 lub 4
Pt500  jw. 500 &! w 0°C
przewodowe)
Pt1000  jw. 1000 &! w 0 °C
Wejścia i wyjścia cyfrowe, wyjścia przekaz
nikowe
Ni100 - opornik niklowy o wartoÅ›ci pomiarowej 100 &! w 0 °C
Wejścia licznikowe
Czujniki cyfrowe: RS232 i 1-Wire
4
Modbus
przemysłowy protokół wymiany danych Modbus  przykład realizacji
Opublikowany przez f-mÄ™ Modicon w 1979
Realizowany w połączeniu z RS232, RS485
lub TCP/IP
Sygnalizacja błędów / zabezpieczanie
przesyłanych komunikatów przed błędami
Potwierdzanie wykonywania rozkazów
Pomyślany do komunikacji z PLC
(programmable logic controllers)
Protokół typu: zapytanie  odpowiedz

Modbus  ramka danych (transakcja)
Transakcja nieudana
5
Błedy Modbus - pamięć
01  niedozwolona funkcja
02  niedozwolony numer rejestru
03  niedozwolona wartość danej
04  uszkodzenie w przyłączonym urządzeniu
05  potwierdzenie pozytywne
06  brak gotowości, komunikat usunięty
07  potwierdzenie negatywne
08  błąd parzystości pamięci
Modbus - pamięć Modbus - funkcje
Modbus - Funkcje Modbus RTU (real-time unit)
8-bitowe, binarne kodowanie danych
Sprawdzanie spójności ramki CRC16 (Cyclical
Redundancy Checking 16 bits)
6
CRC16 Modbus ASCII
Kodowanie hexadecymalne, za pomocą znaków ASCII
0-9, A-F
Każdy znak hexadecymalny odpowiada 4 bitom / jeden
bajt PDU  transmisja 2 znaków ASCII
Sprawdzanie spójności ramki LRC (Longitudal
Redundancy Checking)
READ COILS READ HOLDING REGISTERS
READ INPUT REGISTERS WRITE SINGLE REGISTER
7
Modbus  przykład Modbus  przykład
falownik ODE-2 falownik ODE-2
Modbus  przykład
falownik ODE-2
8