计算机利用多串口卡扩展多条RS-485总线采集数据
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

RS-485总线由于其通信距离远,抗干扰能力强,布线简单,编程实施方便,外围支持广泛等特点在工业控制以及数据采集方面得到了极大的应用,但是RS-485总线由于实行的是一主多从的通信模式,整个通信网络的通信请求以及通信回应都是通过单个主机控制来进行的,相对来说,通信效率明显偏低,特别是在高强度采集数据的时候,RS-485总线只能是主机逐个的询问从机状态,从机被动的等待主机的询问之后才可以上传自己的数据给到主机,一旦整个RS-485总线采集数据的设备众多,那么单个从机等待的时间就明显的增加,相对来说采集数据的效率就相应的偏低,甚至会出现不能满足系统实时采集数据的需求。

系统描述

基于RS-485总线采集数据效率偏低的情况,在高强度数据采集的系统中,可以采取使用CAN总线(支持多主通信模式,采用非破坏性优先级仲裁技术,通信效率高)或者工业以太网(通信速率可以达到千兆甚至万兆)作为数据采集的通信手段来解决问题,但是如果现有成熟的基于RS-485总线通信的系统进行改造的话,原材料成本以及时间成本相对来说偏高,在此我们可以利用多串口卡扩展出多个RS-232串口与多个RS-485总线连接,可以低成本快捷的解决高强度数据采集的问题。

解决方案

某工厂生产线上的成品需要进行老化检测,在产品老化检测过程中,需要计算机对成品的老化情况进行实时监测,需要不间断的采集成品的相关技术参数到计算机。工厂原来就已经具备一套基于RS-485总线进行数据通信的老化检测系统,现在由于产能扩大以及要求老化检测精度的增加(就是老化产品技术参数监测的频率加大),导致生产线出产的产品成倍的增加以及老化产品监测频率的加大,使得原有的老化检测系统已经不能满足工厂生产的需要,需要对原有的系统进行升级改造才可以满足工厂产能扩大的需求。

最开始工厂针对需要老化产品增加的情况,就采用在老化检测系统上增加老化产品数量的方法来应对,即在老化检测系统的RS-485总线的通信线路上挂接更多的监测设备(基于RS-485接口通信),使得老化检测系统能够检测更多的老化成品。由于原有的系统使用的与计算机通信的485转换器的芯片负载能力为32位设备,将其改为485芯片负载能力达到128位的485转换器,使得RS-485总线的负载能力大大提高,能够挂接更多的监测设备。

但是工厂在实际的使用过程中,发现采用这种方法存在一定的问题:1.由于挂接的485设备众多,相对来说一旦某个设备出现问题(比如短路)的情况,就有可能会瘫痪整个RS-485总线,导致整个系统出现问题,而一个RS-485总线上挂接的设备越多,相对来说出问题的概率就越大。2.由于挂接的设备众多,主机轮询的时间就大大增加了,比如最开始是32台设备,主机轮询每个从机的时间为100ms,那么主机对整个系统的数据采集完成所需要的时间为3.2秒,而当从机的数量增加到100台的时候,那么主机完成对整个系统的数据采集工作所需的时间就是10秒。3.由于对于老化检测精度的增加,也就是对于老化产品技术参数监测频率的加大,就是要求原先是每10秒能够读取一次老化产品的技术参数,现在则要求提高到每5秒钟读取一次老化产品的技术参数,而我们从上面的数据可以得知,当系统挂接的设备达到100台的时候,其计算机完成对整个系统的数据采集工作所需的时间则会达到10秒,原有的系统就已经远远不能满足工厂生产的需求。

工厂技术人员开始希望通过采用提供通信速率的方法,缩短主机轮询时间的方法来解决这个问题,但是在实施过程中发现,由于通信速率的提高,相对来说,RS-485总线的抗干扰能力也会有一定的下降,而工厂的电磁干扰则一直存在并不能完全消除,通信速率提高之后,由于误码率相应也加大了从而导致通信效率实质上反而更低了。而简单的通过增加计算机的数量来增加老化检测系统的数量来应对,则整体成本上升很大。

工厂通过与深圳市鼎信鸿达科技有限公司进行沟通,发现利用其生产的N-1104型多串口卡可以低成本的解决这个问题,利用多串口卡在计算机的PCI插槽上扩展出的四个RS-232串口,与四个N-108型485转换器连接,每个转换器引出一条RS-485总线与25台监测设备连接,计算机通过多串口卡附带的软件虚拟出四个虚拟串口与老化检测系统的软件进行连接,由于产品老化检测系统的软件是工厂自己研发的,他们在软件上做相应的修改同时打开相应的虚拟串口并与之通信,由于计算机的处理能力远远高于检测系统的数据通信能力,整个系统能够稳定顺畅的运行。这样就可以只增加一个多串口卡以及三个485转换器就可以用一台计算机同时监测100台监测设备,并且保证整个产品老化检测系统的实时性和高可靠性。

连接示意图
计算机利用多串口卡扩展多条RS-485总线采集数据
适用产品型号
N-1104型多串口卡 N-108型485转换器

 

 

 

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