Sąsajos integrinės grandinės pramoninėse ryšių sistemose: RS485 ir CAN taikymai

I. Kodėl sąsajos IC yra dažniausiai gedimų turintys komponentai pramonės sistemose

Primonės automatizacijoje, energijos sistemose ir pastatų valdymo taikymuose ryšių stabilumas dažnai yra svarbesnis nei apdorojimo galia.
Vietos gedimai dažnai nesiejami su MCU arba CPU, o su RS485, CAN ir UART sąsajos grandinėmis.

Sąsajos IC atlieka daug daugiau nei signalų perdavimą – jos turi užtikrinti duomenų vientisumą aukšto triukšmo, ilgosios nuotolinės ir daugiavietės aplinkoje.

II. Sąsajos IC pagrindiniai techniniai parametrai (inžinerinis požiūris)

Inžinieriai vertina sąsajos integrinius grandynus pagal:

Atitiktis protokolui

Apsauga nuo elektrostatinio išlydžio ir įtampų šuolių

Duomenų perdavimo greitis ir delsa

Daugiapusis prijungimo gebėjimas

Izoliacijos suderinamumas

Pramoninė temperatūros klasifikacija

III. RS485 Sąsajos mikroschemos: Pramoninis standartas

RS485 iki šiol yra pageidaujamas standartas pramoninėse aplinkose dėl stipraus triukšmo atmetimo, ilgo perdavimo atstumo galimybės ir žemos kainos.

Tikri, gamyboje naudojami RS485 sąsajos mikroschemų modeliai

TI SN65HVD485EDR

Pusiau dvikryptis RS485 transiveris

±15 kV ESD apsauga

Plačiai naudojamas PLC ir pramonės prietaisuose

MAX485ESA+ (Analog Devices / Maxim)

Klasikinė RS485 modelis

Didelis rinkos pripažinimas, brandus pakaitas

ST ST485ECDR

Pramoninės klasės RS485 siųstuvas-gaviklis

Dažnai naudojamas pastatų valdyme ir energijos sistemose

Šie RS485 siųstuvai-gavikliai yra plačiai naudojami Vokietijoje, Italijoje, Turkijoje ir Pietryčių Azijoje, ypač PLC, išmaniuosiuose skaitikliuose ir pramoniniuose šliuztuose.

IV. CAN sąsajos mikroschemos: automobilių ir pramonės tinklų pagrindas

CAN magistralės technologija išlieka būtina automobilių elektronikoje, baterijų valdymo sistemose, variklių valdyme ir pramonės įrangose.

Komerciškai prieinamos CAN sąsajos integravimo grandynų modeliai

TI SN65HVD230DR

3,3 V CAN transiveris

Platiai naudojamas automobilių ir pramoniniuose CAN tinkluose

NXP TJA1042T/3

Aukštos spartos CAN transiveris

AEC-Q100 sertifikuotas

Dažnai randamas automobilių ECU

Microchip MCP2551-I/SN

5 V CAN transiveris

Dviguba pramoninė ir automobilių taikymo sritis

Šie CAN integriniai grandynai dažnai renkami projektams Vokietijoje, Lenkijoje ir Indijoje, kur reikalinga ilgalaikė prieinamumas ir automobilių klasių patikimumas.

V. Atvejo analizė: ryšio modulių optimizavimas pramoniniame PLC

Ankstyvoji pramoninio PLC projekto versija susidūrė su šiais klausimais:

Ribotas ryšio atstumas

EMI trikdžiai, sukeliantys duomenų paketų praradimą

Pasikartojantys ESD bandymų nesėkmių atvejai

Po analizės sąsajos dizainas buvo patobulintas taip:

SN65HVD485EDR RS485 ryšiui

Geroves baigimo ir apsaugos išdėstymas

Neprivaloma izoliavimo pakopa sudėtingoms aplinkoms

Rezultatai:

Ryšio atstumas padidintas iki 1200 metrų

Elektrostatinio išlydžio (ESD) bandymas sėkmingai išlaikytas pirmu bandymu

Sistemos lauke pasitaikančių gedimų dažnis žymiai sumažėjo

VI. Sąsajos integruotųjų grandynų tiekimo tendencijos ir rinkos realybė

Dabartinė sąsajos IC rinka pasižymi šiomis savybėmis:

Paklausą klasikiniams modeliams ilgalaikiu būdu išlieka stabili.

Pramonės ir automobilių projektai keliamomis aukštas reikalavimus partijų vientisumui.

Projektų klientai teikia pirmenybę turimai atsargai bei alternatyviems sprendimams.

VII. Išvada: Blogi sąsajos IC pasirinkimai veda į sistemos nestabilumą

Sąsajos integrinės schemos gali būti mažos, tačiau yra labai svarbios.
Sėkminga parinktis reikalauja subalansuoti elektros atsparumą, aplinkos toleranciją ir tiekimo nuoseklumą.