วงจรรวมอินเทอร์เฟซในระบบการสื่อสารอุตสาหกรรม: การประยุกต์ใช้งาน RS485 และ CAN

ข้อที่หนึ่ง: เหตุใด IC อินเทอร์เฟซจึงเป็นองค์ประกอบที่มีแนวโน้มล้มเหลวมากที่สุดในระบบอุตสาหกรรม

ในการควบคุมอัตโนมัติอุตสาหกรรม ระบบพลังงาน และระบบควบคุมอาคาร ความเสถียรของการสื่อสารมักมีความสำคัญยิ่งกว่าความสามารถในการประมวลผล
ปัญหาความล้มเหลวในสนามมักไม่เกิดจาก MCU หรือ CPU แต่กลับพบว่ามีต้นเหตุมาจากวงจรอินเทอร์เฟซแบบ RS485, CAN และ UART

IC อินเทอร์เฟซทำหน้าที่มากกว่าเพียงแค่แปลงสัญญาณ — พวกมันต้องรับประกันความสมบูรณ์ของข้อมูลในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนสูง ระยะทางไกล และมีหลายโหนด

ข้อที่สอง: พารามิเตอร์เชิงเทคนิคหลักของ IC อินเทอร์เฟซ (มุมมองด้านวิศวกรรม)

วิศวกรประเมินไอซีอินเทอร์เฟซตาม:

ความสอดคล้องกับโปรโตคอล

ความต้านทานต่อไฟฟ้าสถิตและแรงดันกระชาก

อัตราการส่งข้อมูลและเวลาหน่วง

ความสามารถในการเชื่อมต่อหลายจุด

ความเข้ากันได้กับการแยกสัญญาณ

ระดับอุณหภูมิสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

III. ไอซีอินเทอร์เฟซ RS485: มาตรฐานอุตสาหกรรม

RS485 ยังคงเป็นมาตรฐานที่ได้รับความนิยมในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความสามารถในการต้านทานสัญญาณรบกวนได้ดี รองรับการส่งข้อมูลระยะไกล และมีต้นทุนต่ำ

หมายเลขชิ้นส่วนไอซีอินเทอร์เฟซ RS485 ที่ใช้งานจริงในกระบวนการผลิต

TI SN65HVD485EDR

ตัวรับ-ส่งสัญญาณ RS485 แบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์

ป้องกันไฟกระชาก ESD ±15 กิโลโวลต์

ใช้กันอย่างแพร่หลายใน PLC และเครื่องมืออุตสาหกรรม

MAX485ESA+ (Analog Devices / Maxim)

โมเดล RS485 แบบคลาสสิก

ได้รับการยอมรับในตลาดสูง มีการทดแทนที่สุกงอม

ST ST485ECDR

ตัวรับ-ส่งสัญญาณระดับอุตสาหกรรม RS485

ใช้กันทั่วไปในระบบควบคุมอาคารและระบบพลังงาน

ตัวรับ-ส่งสัญญาณ RS485 เหล่านี้ถูกติดตั้งอย่างแพร่หลายในประเทศเยอรมนี อิตาลี ตุรกี และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยเฉพาะใน PLC มิเตอร์อัจฉริยะ และเกตเวย์อุตสาหกรรม

IV. ไอซีอินเทอร์เฟซ CAN: โครงสร้างพื้นฐานของเครือข่ายยานยนต์และอุตสาหกรรม

เทคโนโลยีบัส CAN ยังคงมีความสำคัญอย่างยิ่งในอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ระบบจัดการแบตเตอรี่ การควบคุมมอเตอร์ และเครื่องจักรอุตสาหกรรม

รุ่นไอซีอินเทอร์เฟซ CAN ที่มีวางจำหน่ายเชิงพาณิชย์

TI SN65HVD230DR

ตัวส่งผ่าน CAN 3.3V

ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่าย CAN สำหรับยานยนต์และอุตสาหกรรม

NXP TJA1042T/3

ตัวส่งผ่าน CAN ความเร็วสูง

ได้รับการรับรอง AEC-Q100

พบได้บ่อยใน ECU ของรถยนต์

Microchip MCP2551-I/SN

ตัวส่งผ่าน CAN 5V

การใช้งานทั้งในอุตสาหกรรมและยานยนต์

ชิป CAN เหล่านี้มักถูกจัดหาสำหรับโครงการในเยอรมนี โปแลนด์ และอินเดีย ซึ่งต้องการความพร้อมใช้งานระยะยาวและความน่าเชื่อถือตามมาตรฐานยานยนต์

กรณีศึกษา: การปรับปรุงประสิทธิภาพของโมดูลการสื่อสารใน PLC อุตสาหกรรม

เวอร์ชันแรกของโครงการ PLC อุตสาหกรรมประสบปัญหาดังต่อไปนี้:

ระยะทางการสื่อสารจำกัด

สัญญาณรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ทำให้แพ็กเก็ตข้อมูลสูญหาย

การทดสอบ ESD ล้มเหลวซ้ำๆ

หลังจากการวิเคราะห์ ได้อัปเกรดการออกแบบอินเทอร์เฟซเป็น:

SN65HVD485EDR สำหรับการสื่อสาร RS485

ปรับปรุงการต่อท้ายสายและการวางผังระบบป้องกัน

ขั้นตอนการแยกสัญญาณแบบเสริมสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ผล:

ระยะทางการสื่อสารเพิ่มขึ้นเป็น 1,200 เมตร

ผ่านการทดสอบ ESD ในการลองครั้งแรก

อัตราความล้มเหลวของระบบในสนามลดลงอย่างมาก

VI. แนวโน้มการจัดหาชิปอินเทอร์เฟซและข้อเท็จจริงของตลาด

ตลาดชิปอินเทอร์เฟซในปัจจุบันมีลักษณะดังต่อไปนี้:

ความต้องการโมเดลคลาสสิกยังคงมีความมั่นคงในระยะยาว

โครงการอุตสาหกรรมและยานยนต์มีข้อกำหนดสูงในเรื่องความสม่ำเสมอของแต่ละชุดผลิต

ลูกค้าโครงการให้ความสำคัญกับสต็อกสินค้าพร้อมขายบวกกับทางเลือกสำรอง

VII. บทสรุป: การเลือกชิปอินเทอร์เฟซที่ไม่เหมาะสมนำไปสู่ความไม่เสถียรของระบบ

ไอซีอินเทอร์เฟซอาจมีขนาดเล็ก แต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง
การเลือกอย่างประสบความสำเร็จจำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างความทนทานทางไฟฟ้า ความทนต่อสิ่งแวดล้อม และความต่อเนื่องในการจัดหา