Интегрални схеми за интерфейс в промишлени комуникационни системи: приложения на RS485 и CAN

I. Защо интерфейсните ИС са най-уязвимите компоненти в промишлените системи

В промишлената автоматизация, енергийните системи и системите за управление на сгради, стабилността на връзката често е по-важна от изчислителната мощност.
Повредите на терен често се дължат не на МКУ или централни процесори, а на интерфейсни вериги RS485, CAN и UART.

Интерфейсните ИС правят много повече от преобразуване на сигнали – те трябва да гарантират целостта на данните в среди с висок шум, дълги разстояния и множество възли.

II. Основни технически параметри на интерфейсните ИС (инженерна гледна точка)

Инженерите оценяват интерфейсните ИС въз основа на:

Съответствие с протокола

Устойчивост към ESD и пренапрежения

Скорост на данните и забавяне

Възможност за множество връзки

Съвместимост с изолация

Класиране за промишлена температура

III. ИС за интерфейс RS485: Промишленият стандарт

RS485 остава предпочитаният стандарт в промишлените среди поради добрата си устойчивост към шум, възможността за предаване на голяма разстояние и ниската цена.

Реални номера на серийно произвеждани ИС за интерфейс RS485

TI SN65HVD485EDR

Половин дуплексен RS485 трансивър

защита от статично електричество ±15 kV

Широко използван в PLC и промишлени уреди

MAX485ESA+ (Analog Devices / Maxim)

Класически модел RS485

Висока пазарна приемственост, узряла алтернатива

ST ST485ECDR

Промишлен преобразувател за RS485

Често използван в системи за управление на сгради и енергийни системи

Тези RS485 преобразуватели се използват широко в Германия, Италия, Турция и Югоизточна Азия, особено в PLC, интелигентни броячи и промишлени шлюзове.

IV. ИС за CAN интерфейс: Основа на автомобилни и промишлени мрежи

Технологията на CAN шината остава задължителна в автомобилната електроника, системите за управление на батерии, контрола на двигатели и промишлена техника.

Модели на достъпни за търговия CAN интерфейсни ИС

TI SN65HVD230DR

3.3V CAN трансивър

Широко използван в автомобилни и индустриални CAN мрежи

NXP TJA1042T/3

Високоскоростен CAN трансивър

Сертифициран по AEC-Q100

Често срещан в автомобилни ECUs

Microchip MCP2551-I/SN

5V CAN трансивър

Двойно приложение в индустрията и автомобилната промишленост

Тези CAN ИС често се използват за проекти в Германия, Полша и Индия, където е необходима дългосрочна наличност и надеждност на автомобилно ниво.

V. Клинично изследване: Оптимизиране на комуникационни модули в промишлен PLC

По-ранна версия на проект за промишлен PLC срещна следните проблеми:

Ограничено разстояние на комуникация

ЕМП смущения, причиняващи загуба на данни

Повторни неуспехи при тестове за статично електричество (ESD)

След анализ интерфейсният дизайн беше подобрен до:

SN65HVD485EDR за RS485 комуникация

Подобрена терминация и защитна схема

Опционален изолационен етап за сурови среди

Резултати:

Разстоянието за комуникация е увеличено до 1200 метра

Тестът за електростатично разреждане (ESD) е преминат при първия опит

Честотата на откази в системата на терен значително е намалена

VI. Тенденции в осигуряването на интерфейсни ИС и пазарна реалност

Сегашният пазар на интерфейсни ИС показва следните характеристики:

Търсенето на класически модели остава стабилно на дългосрочен план.

Индустриалните и автомобилните проекти имат високи изисквания за последователност в серийното производство.

Клиентите по проекти предпочитат текущи наличности плюс алтернативни решения.

VII. Заключение: Лоши избори на интерфейсни ИС водят до нестабилност в системата

Интерфейсните ИС може да са малки, но са от решаващо значение.
Успешният подбор изисква балансиране на електрическа устойчивост, устойчивост към околната среда и непрекъснатост на доставките.