專利名稱：一種新型的rs-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及總線控制領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
RS-485通訊電路是一種串型通訊電路，采用平衡發(fā)送和差分接收方式實現(xiàn)通信發(fā)送端將串行口的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號A，B兩路輸出，經(jīng)過線纜傳輸之后在接收端將差分信號還原成TTL電平信號。由于傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，所以又極強的抗共模干擾的能力，總線收發(fā)器靈敏度很高，可以檢測到低至200mV電壓。故傳輸信號在千米之外都是可以恢復。MCU (Micro Control Unit)中文名稱為微控制單元,又稱單片微型計算機(SingleChip Microcomputer)或者單片機,是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展,將計算機的CPU、RAM、ROM、定時數(shù)器和多種1/0接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制常見存儲器件。在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485串行總線。每個總線可以帶多個具有有RS-485通訊電路的從節(jié)點。由于所有從節(jié)點都并接在總線上，所以當某一從節(jié)點的RS-485通訊電路出現(xiàn)故障，就會影響到整個RS-485網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作。目前的RS-485總線系統(tǒng)都是采用一條雙絞線電纜作總線，各個節(jié)點并聯(lián)到總線上來，因此當某一節(jié)點的RS-485電路出現(xiàn)故障后，就會造成整個RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊出現(xiàn)故障。而且如果想要找出是哪一個從節(jié)點的RS-485通訊電路出現(xiàn)故障，必須逐一排查每個節(jié)點，工作量巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型RS-485總線系統(tǒng)及應(yīng)用其進行故障檢測與隔離的方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)，包括RS-485總線和連接于所述RS-485總線上的多個從節(jié)點；所述從節(jié)點包括RS-485通訊電路、MCU和繼電器；所述MCU分別與所述繼電器和所述RS-485通訊電路連接；所述繼電器分別與所述MCU、所述RS-485通訊電路和所述RS-485總線連接；所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連接。優(yōu)選的，所述繼電器是雙常開雙常閉的繼電器。優(yōu)選的，所述繼電器的兩個公共引腳分別與所述RS-485通訊電路的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常閉引腳分別與所述RS-485總線的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常開引腳分別與所述MCU的10 口相連。應(yīng)用所述新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)進行故障檢測與隔離的方法，包括以下步驟SI，所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通；S2，所述RS-485總線每隔第一預設(shè)時間長度向所述多個從節(jié)點發(fā)送特定數(shù)據(jù)；S3，如果所述從節(jié)點經(jīng)過第二預設(shè)時間長度后沒有收到所述特定數(shù)據(jù)，則通過所述繼電器將所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線臨時斷開；S4，所述從節(jié)點進行自我檢測；S5，如果檢測結(jié)果為正常則解除臨時斷開，恢復所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通；如果所述檢測結(jié)果為不正常則通過所述繼電器將所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線永久斷開，直至對其進行檢修。優(yōu)選的，所述第二預設(shè)時間長度大于所述第一預設(shè)時間長度。優(yōu)選的，SI具體為所述繼電器的兩個公共引腳分別與所述RS-485通訊電路的兩條通訊線相連，所述繼電器的兩個常閉引腳分別與所述RS-485總線的兩條通訊線相連，所述繼電器的兩個常開引腳分別與所述MCU的IO 口相連；常態(tài)下，所述繼電器的公共引腳與常閉引腳連通。優(yōu)選的，S3具體為如果所述從節(jié)點在第二預設(shè)時間長度內(nèi)沒有收到所述特定數(shù)據(jù)，則判定所述從節(jié) 點與所述RS-485總線的通訊已出現(xiàn)故障；所述從節(jié)點的所述MCU控制所述繼電器動作，將所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳斷開，同時與所述繼電器的常開引腳連通，所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述MCU的IO 口連通。優(yōu)選的，S4具體為所述MCU的IO 口模擬第一 RS-485信號通過所述繼電器發(fā)送給所述RS-485通訊電路，如果所述RS-485通訊電路能夠正確接收所述第一 RS-485信號，則所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)接收正常；所述RS-485通訊電路發(fā)送第二 RS-485信號到所述IO 口，如果所述IO 口能夠正確接收所述第二 RS-485信號，則所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)發(fā)送正常；如果所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)發(fā)送和所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)接收都正常，則所述從節(jié)點的自我檢測結(jié)果為正常；如果所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)發(fā)送不正?；驍?shù)據(jù)接收不正常，則所述從節(jié)點的自我檢測結(jié)果為不正常。優(yōu)選的，S5具體為如果自我檢測結(jié)果為正常，則所述MCU控制所述繼電器動作，將所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳連通，同時與所述繼電器的常開引腳斷開，從而恢復所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通；如果自我檢測結(jié)果為不正常，則保持所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳斷開的狀態(tài)，使所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線永久斷開，等待檢修。本發(fā)明的有益效果是I.當RS-485總線出現(xiàn)通訊故障的時候，由于所有節(jié)點都是并聯(lián)到RS-485總線的，如果不能夠與總線脫離，就無法判斷自身是否出現(xiàn)故障。本發(fā)明的RS-485電路中RS-485通訊電路是通過是一個繼電器與總線相連，當出現(xiàn)通訊故障的時候，能夠先自行斷開與RS-485系統(tǒng)總線的連接，然后進行自檢。2.方便系統(tǒng)的后續(xù)檢修。當從節(jié)點確認是自身出現(xiàn)故障后，將不再與系統(tǒng)總線連接，使得總線能夠正常工作，在這個前提下，總線長時間沒能和這個從節(jié)點進行通信，即可告知工作人員對該從節(jié)點進行檢修。相對與當前的RS-485系統(tǒng)，極大節(jié)省了維修人員的工作量。


圖I是本發(fā)明的RS-485通訊電路電路圖；
圖2是本發(fā)明的繼電器以及從節(jié)點連接RS-485總線的接線端子電路圖；圖3是本發(fā)明的MCU電路圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的從節(jié)點能夠判斷出RS-485總線通信是否出現(xiàn)了異常，當判斷出通訊異常后，能夠自動斷開與RS-485系統(tǒng)總線的連接，并通過自身的IO 口與其RS-485通訊電路進行數(shù)據(jù)通信，從而可以檢測RS-485通訊電路能否正常工作。如果檢測正常，則自動連接上總線。如果檢測不正常，則不再連接到總線，這樣，那些從節(jié)點不能與RS-485總線的主節(jié)點進行通信，就說明這些從節(jié)點出現(xiàn)故障，從而可以直接找出故障從節(jié)點并進行維修。本發(fā)明的從節(jié)點中使用一個雙常開雙常閉的繼電器，從節(jié)點的RS-485通訊電路的A、B兩條線分別接繼電器的兩個公共引腳。RS-485總線的A、B兩條線分別接繼電器的兩個常閉引腳，而繼電器的兩個常開引腳分別接到從節(jié)點的MCU的IO 口上。正常工作時，繼電器不動作，故從接點的RS-485通訊電路通過繼電器的常閉引腳連接到RS-485總線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常通信。RS-485總線會定時的向所有節(jié)點發(fā)送某種規(guī)定好的數(shù)據(jù)，當從節(jié)點在一定時間內(nèi)沒有正確收到這一數(shù)據(jù)，就可以斷定總線通訊已經(jīng)出現(xiàn)故障。此時從節(jié)點的MCU控制繼電器進行動作，將繼電器的公共引腳由與常閉引腳連接改為與常開引腳連接，從而斷開了從節(jié)點RS-485通訊電路與RS-485總線的電氣連接，同時把從節(jié)點RS-485通訊電路連接到MCU的IO 口上。利用MCU的IO 口模擬RS-485通信。IO模擬RS-485信號發(fā)送給從節(jié)點的RS-485通訊電路，如果接收數(shù)據(jù)正確，則說明該從節(jié)點RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)接收正常，然后從節(jié)點RS-485通訊電路發(fā)送數(shù)據(jù)到IO 口，如果IO 口接收的數(shù)據(jù)也正確，則說明該從節(jié)點RS-485通訊電路數(shù)據(jù)發(fā)送正常。如果判斷出從節(jié)點的RS-485通訊電路數(shù)據(jù)接收和發(fā)送都正確，則將該節(jié)點的RS-485通訊電路連接到總線上。如果判斷出從節(jié)點的RS-485通訊電路數(shù)據(jù)接收或者發(fā)送不正確，則不再將該節(jié)點的RS-485通訊電路連接到總線。從而避免了該故障節(jié)點對整個RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊造成影響。參見附圖圖I是本發(fā)明的RS-485通訊電路電路圖；圖2是本發(fā)明的繼電器以及從節(jié)點連接RS-485總線的接線端子電路圖；圖3是本發(fā)明的MCU電路圖。圖I中從節(jié)點的RS-485通訊電路的A'、B'兩線是和圖2中的繼電器RLl兩個公共端引腳相連。圖2中，接線端子Pl對外是連接系統(tǒng)RS-485總線的，對內(nèi)連接到繼電器RLl兩個的常閉引腳A⑵、B(7)。繼電器RLl的兩個常開引腳A"和B"與圖3中的從節(jié)點的 MCU (U3)的 IO 口 P3. 3 和 P3. 4 相連。當系統(tǒng)正常工作時，P37為低電平，繼電器RLl不動作。此時A'與A相連，B'與B相連。即從節(jié)點的RS-485通訊電路與RS-485總線相連接。當從節(jié)點在設(shè)定時間內(nèi)，沒能從RS-485總線上接收到特定的數(shù)據(jù)，則MCU(U3)的P37弓丨腳輸出高電平，此時繼電器RLl動作，A'、B'和A"、B"相連。MCU通過從節(jié)點的RS-485通訊電路向P3. 3和P3. 4 口發(fā)送一組數(shù)據(jù)并用此組數(shù)據(jù)和MCU接收到的該組數(shù)據(jù)進行比對，然后MCU通過P3. 3和P3. 4 口向從節(jié)點的RS-485通訊電路發(fā)送數(shù)據(jù)并用此數(shù)據(jù)和MCU接收到的該數(shù)據(jù)進行比對，如果兩次數(shù)據(jù)比對都正確，則認為此從節(jié)點的RS-485通訊電路沒有故障，可以連接到RS-485總線。MCU的P37輸出低電平，使繼電器復位，即從節(jié)點的RS-485通訊電路重新與RS-485總線相連接。如果兩次數(shù)據(jù)比對有一次有誤或兩次數(shù)據(jù)比對都有誤，則保持從節(jié)點的RS-485通訊電路與RS-485總線的脫離狀態(tài)，從而保證了故障節(jié)點影響不到RS-485系統(tǒng)總線的通訊。同時，總線與該從節(jié) 點長時間無法通信后，即可告知該從節(jié)點出現(xiàn)故障，需要檢修。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)，其特征在于，包括RS-485總線和連接于所述RS-485總線上的多個從節(jié)點；所述從節(jié)點包括RS-485通訊電路、MCU和繼電器；所述MCU分別與所述繼電器和所述RS-485通訊電路連接；所述繼電器分別與所述MCU、所述RS-485通訊電路和所述RS-485總線連接；所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器是雙常開雙常閉的繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器的兩個公共引腳分別與所述RS-485通訊電路的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常閉引腳分別與所述RS-485總線的A、B兩條線相連，所述繼電器的兩個常開引腳分別與所述MCU的IO 口相連。
4.應(yīng)用權(quán)利要求I至3任一所述新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)進行故障檢測與隔離的方法，其特征在于，包括以下步驟 SI，所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通； S2，所述RS-485總線每隔第一預設(shè)時間長度向所述多個從節(jié)點發(fā)送特定數(shù)據(jù)； S3，如果所述從節(jié)點經(jīng)過第二預設(shè)時間長度后沒有收到所述特定數(shù)據(jù)，則通過所述繼電器將所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線臨時斷開； S4，所述從節(jié)點進行自我檢測； S5，如果檢測結(jié)果為正常則解除臨時斷開，恢復所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通；如果所述檢測結(jié)果為不正常則通過所述繼電器將所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線永久斷開，直至對其進行檢修。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測與隔離方法，其特征在于，所述第二預設(shè)時間長度大于所述第一預設(shè)時間長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測與隔離方法，其特征在于，SI具體為所述繼電器的兩個公共引腳分別與所述RS-485通訊電路的兩條通訊線相連，所述繼電器的兩個常閉引腳分別與所述RS-485總線的兩條通訊線相連，所述繼電器的兩個常開引腳分別與所述MCU的IO 口相連；常態(tài)下，所述繼電器的公共引腳與常閉引腳連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測與隔離方法，其特征在于，S3具體為 如果所述從節(jié)點在第二預設(shè)時間長度內(nèi)沒有收到所述特定數(shù)據(jù)，則判定所述從節(jié)點與所述RS-485總線的通訊已出現(xiàn)故障； 所述從節(jié)點的所述MCU控制所述繼電器動作，將所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳斷開，同時與所述繼電器的常開引腳連通，所述RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述MCU的IO 口連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測與隔離方法，其特征在于，S4具體為 所述MCU的IO 口模擬第一 RS-485信號通過所述繼電器發(fā)送給所述RS-485通訊電路，如果所述RS-485通訊電路能夠正確接收所述第一 RS-485信號，則所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)接收正常；所述RS-485通訊電路發(fā)送第二 RS-485信號到所述IO 口，如果所述IO 口能夠正確接收所述第二 RS-485信號，則所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)發(fā)送正常； 如果所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)發(fā)送和所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)接收都正常，則所述從節(jié)點的自我檢測結(jié)果為正常； 如果所述RS-485通訊電路的數(shù)據(jù)發(fā)送不正?；驍?shù)據(jù)接收不正常，則所述從節(jié)點的自我檢測結(jié)果為不正常。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測與隔離方法，其特征在于，S5具體為 如果自我檢測結(jié)果為正常，則所述MCU控制所述繼電器動作，將所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳連通，同時與所述繼電器的常開引腳斷開，從而恢復所述 RS-485通訊電路通過所述繼電器與所述RS-485總線連通； 如果自我檢測結(jié)果為不正常，則保持所述繼電器的公共引腳與所述繼電器的常閉引腳斷開的狀態(tài)，使所述RS-485通訊電路與所述RS-485總線永久斷開，等待檢修。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型的RS-485端口故障檢測與隔離系統(tǒng)，包括總線和連接于所述總線上的多個從節(jié)點，所述從節(jié)點包括RS-485通訊電路、MCU和繼電器；所述MCU與所述繼電器的常開端以及所述RS-485通訊電路連接，所述繼電器與所述的RS-485通訊電路和RS-485總線連接，本發(fā)明的從節(jié)點能夠判斷出RS-485總線通信是否出現(xiàn)了異常，當判斷出通訊異常后，能夠自動斷開與RS-485系統(tǒng)總線的連接，并通過自身的IO口與其RS-485通訊電路進行數(shù)據(jù)通信，從而可以檢測RS-485通訊電路能否正常工作。
文檔編號H04L12/40GK102752145SQ20121024414
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者卡納恩, 古瑪, 巴布, 李磊, 王欒寶 申請人:臨沂市拓普網(wǎng)絡(luò)有限公司