CN103326911A - 一种防短路、断路的自愈环形rs485总线结构 - Google Patents

一种防短路、断路的自愈环形rs485总线结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种信号传输领域中的防短路、断路的自愈环形RS485总线结构，包括控制中心和若干监控模块，控制中心与若干监控模块通过RS485环形总线连接，其特征为：所述RS485环形总线的两个驱动接口通过多路二选一数据选择器与控制中心CPU电性连接。本发明具有工程施工简单，单总线、双冗余总线、环形总线、逻辑总线结构可选，任何一处的故障（短路、断路）不会影响***工作等特点。

Description

一种防短路、断路的自愈环形RS485总线结构
技术领域
本发明属于信号传输领域，特别涉及一种RS485总线结构。
背景技术
在监控、门禁、报警行业中，为了将几十甚至上百个监控点位传感信息上传，多采用RS485总线形式（见图1）。该总线形式简单、造价低廉。
RS485总线虽然简单，但带来的问题是：1、任一处线路故障会造成全网瘫痪，特别在两根通信线短路时，后果更严重；2、由于在一条总线上挂接几十甚至上百负载，有时会造成通信异常，有时好时坏的现象发生；3、网越大干扰等问题就会越严重，查找故障点越难。
为了解决以上问题，又出现了RS485双总线（见图2）、RS485环形总线（见图3）等方式。但RS485双总线只是解决了冗余备份功能，没有根本解决短路、断路的问题，特别是这种结构给工程增加了额外负担。环形总线方式虽然解决了短路、断路问题，但由于内部是接力方式传送，这样速度较慢，不适合用于即时报警***。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的：普通单总线、双总线和环形总线中存在的技术问题，本发明提供了一种具有防短路、断路功能的自愈环形RS485总线结构。
本发明具体技术方案如下：
本发明所述防短路、断路的自愈环形RS485总线结构，包括控制中心和若干监控模块，控制中心与若干监控模块通过RS485环形总线连接，其特征为：所述RS485环形总线的两个驱动接口通过多路二选一控制器与控制中心CPU电性连接。
进一步，RS485环形总线驱动接口1的输入端分别与所述多路二选一控制器和所述控制中心CPU电性连接；RS485环形总线驱动接口2的输入端分别与所述多路二选一控制器和所述控制中心CPU电性连接；所述多路二选一控制器的两个输出端分别与所述RS485环形总线驱动接口1和RS485环形总线驱动接口2电性连接；所述多路二选一控制器的控制引脚与所述控制中心CPU电性连接；所述控制中心CPU的两个输出端与所述多路二选一控制器电性连接。所述多路二选一控制器可为74LS157、74ls257或74ls158等多路二选一控制芯片或者逻辑电路。
本方案的推出彻底解决了RS485总线存在的弊端，他的工作原理是：物理上采用双RS485接口环形结构。而内部逻辑上采用单总线结构。
无论信号是从RS485环形总线驱动接口1还是从RS485环形总线驱动接口2输入都会经过U1后直接将信号传输给对面的另一个接口输出。这样实现了信号透明直接高速传送的目的。
CPU会在信号的传输过程中，同时接收信号。若信息是发给本机的，就会与本机地址比较，符合后确认；地址确认后，CPU控制U1关闭逻辑总线传输通道，打开CPU的输出通道，将回答信息发送出去；发送完成后再打开U1信号传输通道，恢复继续透明传输信号。
双总线冗余结构：
如果某种原因，需要采用双总线冗余结构，可以将U1设置为长期关闭状态。这样就可以实现双总线冗余结构。
通过本发明，至少可实现以下有益技术效果，但不限于此：
1、工程施工简单。
2、单总线、双冗余总线、环形总线、逻辑总线结构可选。
3、任何一处的故障（短路、断路）不会影响***工作。
4、在环形自愈总线使用时，当某一处发生故障时，自动变为分布式结构继续工作（见图5）。
附图说明
图1为本发明背景技术中的RS485单总线结构图；
图2为本发明背景技术中的RS485双总线结构图；
图3为本发明背景技术中的RS485环形总线结构图；
图4为本发明技术方案内部逻辑图；
图5为本发明所述技术方案中发生故障时的实施例图。
附图说明：
U1为多路二选一控制器
具体实施方式
为了使本发明所述防短路、断路的自愈环形RS485总线结构技术方案更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本发明的技术方案进行清晰、完整的描述。应当注意，在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例，而非本发明的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于为审查员及公众提供理解本发明内容更为直观明了的方式，而不是对本发明所述技术方案的限制。在不脱离本发明构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本发明技术方案的简单替换和各种变化，都属于本发明的保护范围。
如图5所示，RS485环形总线驱动接口1的输入端R1通过IN1与所述多路二选一控制器U1电性连接，输入端R3和所述控制中心CPU电性连接；RS485环形总线驱动接口2的输入端R2通过IN2与所述多路二选一控制器U1电性连接，输入端R4和所述控制中心CPU电性连接；所述多路二选一控制器U1的输出端OUT1通过T1与RS485环形总线驱动接口2电性连接，输出端OUT2通过T2与RS485环形总线驱动接口1电性连接；所述多路二选一控制器U1的控制引脚CON与所述控制中心CPU电性连接；所述控制中心CPU的两个输出端分别通过T3、T4与所述多路二选一控制器U1电性连接。
无论信号是从RS485环形总线驱动接口1还是RS485环形总线驱动接口2输入,CPU将根据实际情况来控制U1的控制管脚CON，以选择OUT1输出IN1信号或OUT2输出IN2信号，并将输出信号传输给对面的另一个接口输出。这样实现了信号透明直接高速传送的目的。
控制中心CPU会在信号的传输过程中，通过R3和R4同时接收信号；若信息是发给本机的，就会与本机地址比较，符合后确认。
地址确认后，当信号是通过R3接收时，控制中心CPU控制U1关闭逻辑总线传输通道IN1，打开CPU的T3通道，通过IN3将回答信息发送出去；当信号是通过R4接收时，控制中心CPU控制U1关闭逻辑总线传输通道IN2，打开CPU的T4通道，通过IN4将回答信息发送出去。发送完成后再打开U1信号传输通道，恢复继续透明传输信号。
正常工作时：例如控制中心从左边发出一组命令，紧接着从右边收到该命令，则认为环路工作正常。工作正常情况下控制中心可以从左边发布一系列命令。
故障发生：如图5所示当从右边接收不到左边命令后，则确认是通信故障。故障点判别：发布模块查询命令。例如从控制中心左边发布顺序的带模块地址的查询命令，（见图5）该环路左边从模块1、模块2顺序应答，当模块3无应答时，就可以确认故障点在模块2和模块3之间。也可以左右两边同时检查，对于区域性故障确定更加准确。
故障发生后继续工作：一旦确认故障后，就开始左右两边同时发布工作命令。此时已变成了分布式总线结构形式。
总结：从以上实例可以看出，任何一点的故障（无论短路、断路、设备故障）都不会造成***的破坏，这样保证了***整体的可靠运行。也同时实现了故障在线排除和设备在线更换。

Claims (3)

1.一种防短路、断路的自愈环形RS485总线结构，包括控制中心和若干监控模块，控制中心与若干监控模块通过RS485环形总线连接，其特征为：所述RS485环形总线的两个驱动接口通过多路二选一控制器与控制中心CPU电性连接。
2.一种根据权利要求1所述的防短路、断路的自愈环形RS485总线结构，其特征为：RS485环形总线驱动接口1的输入端分别与所述多路二选一控制器和所述控制中心CPU电性连接；RS485环形总线驱动接口2的输入端分别与所述多路二选一控制器和所述控制中心CPU电性连接；所述多路二选一控制器的两个输出端分别与所述RS485环形总线驱动接口1和RS485环形总线驱动接口2电性连接；所述多路二选一控制器的控制引脚与所述控制中心CPU电性连接；所述控制中心CPU的两个输出端与所述多路二选一控制器电性连接。
3.一种根据权利要求1或2所述的防短路、断路的自愈环形RS485总线结构，其特征为：所述多路二选一控制器为74LS157、74ls257或74ls158。
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