Interfészkapcsolók ipari kommunikációs rendszerekben: RS485 és CAN alkalmazások

I. Miért az interfész IC-k a leghibásodásra leginkább hajlamos alkatrészek az ipari rendszerekben

Az ipari automatizálásban, az energiarendszerekben és az épületvezérlési alkalmazásokban a kommunikáció stabilitása gyakran fontosabb, mint a feldolgozó teljesítmény.
A terepi hibák gyakran nem az MCU-khoz vagy a CPU-khoz vezethetők vissza, hanem az RS485, CAN és UART interfész áramkörökhöz.

Az interfész IC-k sokkal többet tesznek, mint egyszerű jelek átalakítása – biztosítaniuk kell az adatintegritást nagy zajterhelésű, hosszú távú, többcsomópontos környezetekben.

II. Az interfész IC-k főbb műszaki paraméterei (mérnöki szempontból)

A mérnökök az interfész IC-ket a következők alapján értékelik:

Protokollnak való megfelelés

ESD- és túlfeszültség-ellenállóság

Adatsebesség és késleltetés

Többpontos kapcsolat képessége

Galvanikus leválasztás kompatibilitása

Ipari hőmérséklet-tartomány

III. RS485 interfész IC-k: Az ipari szabvány

Az RS485 továbbra is az ipari környezetekben használt preferált szabvány, köszönhetően a jó zajimmunitásnak, nagy távolságú átviteli képességnek és alacsony költségnek.

Valós, gyártásban alkalmazott RS485 interfész IC típusszámok

TI SN65HVD485EDR

Fél-duplex RS485 adó-vevő

±15 kV-os ESD védelem

Széles körben használják PLC-kben és ipari műszerekben

MAX485ESA+ (Analog Devices / Maxim)

Klasszikus RS485 modell

Magas piaci elfogadottság, érett csere

ST ST485ECDR

Ipari fokozatú RS485 adó-vevő

Gyakran használják épületvezérlésben és energiarendszerekben

Ezek az RS485 adó-vevők széles körben elterjedtek Németországban, Olaszországban, Törökországban és Délkelet-Ázsiában, különösen PLC-kben, okosmérőkben és ipari átjárókban.

IV. CAN interfész IC-k: Az autóipari és ipari hálózatok gerince

A CAN busz technológia továbbra is alapvető fontosságú az autóelektronikában, akkumulátorkezelő rendszerekben, motorvezérlésben és ipari gépekben.

Kereskedelmi forgalomban kapható CAN interfész IC modellek

TI SN65HVD230DR

3,3 V-os CAN adó-vevő

Gyakran használják gépjárműipari és ipari CAN hálózatokban

NXP TJA1042T/3

Nagysebességű CAN adó-vevő

AEC-Q100 tanúsítvánnyal rendelkezik

Gyakori alkalmazása gépjárművek elektronikus vezérlőegységeiben (ECU)

Microchip MCP2551-I/SN

5 V-os CAN adó-vevő

Kettős ipari és gépjárműipari alkalmazás

Ezeket a CAN IC-ket gyakran használják Németországban, Lengyelországban és Indiában folyó projektekben, ahol hosszú távú elérhetőséget és gépjárműipari minőségű megbízhatóságot követelnek meg.

V. Esettanulmány: Kommunikációs modulok optimalizálása ipari PLC-ben

Egy ipari PLC-projekt korai verziója a következő problémákkal küzdött:

Korlátozott kommunikációs távolság

EMI-zavarok miatt adatcsomagok elvesztése

Többszöri ESD-tesztelési hiba

Az elemzés után az interfésztervezést a következőképpen fejlesztették tovább:

SN65HVD485EDR RS485 kommunikációhoz

Javított lezáró és védő elrendezés

Opcionális szigetelési fokozat durva környezetekhez

Eredmények:

A kommunikációs távolság 1200 méterre nőtt

Az ESD-teszten az első próbálkozásra sikeresen túlment

A rendszer meghibásodási aránya jelentősen csökkent

VI. Interfész IC beszerzési trendek és a piaci valóság

A jelenlegi interfész IC piac a következő jellemzőkkel rendelkezik:

A klasszikus modellek iránti kereslet hosszú távon stabil marad.

Az ipari és autóipari projektek magas követelményeket támasztanak a tétel-egyöntetűséggel szemben.

A projektek ügyfelei a raktáron lévő készleteket és alternatív megoldásokat részesítik előnyben.

VII. Következtetés: Gyenge interfész IC választások a rendszer instabilitásához vezetnek

Az interfész IC-k kicsik lehetnek, de kulcsfontosságúak.
A sikeres kiválasztáshoz az elektromos robosztusság, a környezeti ellenállás és az ellátás folytonossága közötti egyensúlyt kell megteremteni.