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传统的RS-485组网方式只允许一个主机(上位机),但是在许多情况下要求有多台RS-485主机进行组网。本文以波仕电子的产品为例介绍两种RS-485多主机通信产品及其组网方式----采用RS-485共享器和采用RS-485交换机。采用共享器可以允许2台主机,而且可以对这2太主机的发送信号按照发送顺序进行优先排序,避免同时发送导致的系统瘫痪。而采用交换机可以允许4台主机(上位机)控制下位机,而且光电隔离,但是不能够2个上位机同时发送。
1、采用共享器的RS-485多主机通信方式
波仕电子的型号为HUB2485Z的RS-485智能共享器用于两个RS-485主机(上位机)共同控制一个RS-485下位机的通信连接。HUB2485Z使RS-485总线从传统的允许一个主机扩展到允许2个主机。HUB2485Z已经有2个上位机插座(DB-9针并且配接线端子)和1个下位机的接线端子,无需修改软件、5V供电。HUB2485Z适用于两台上位机的RS-485口同时驱动一台下位机的RS-485口。
图1 RS-485的2对1智能共享器
HUB2485Z的外型为DB-9(针)/ DB-9(针)转接盒大小,其中DB-9针的RS-485的引脚分配同波仕485A型号的转换器并且配接线端子。两个DB-9针的上位机RS-485口,如图RS-485(1)和RS-485(2)是完全一样的,可以互换。下位机RS-485为接线端子,位于如图产品的上侧面,与电源接线端子在一起。HUB2485Z需要外接5V电源,配套提供。
波仕HUB2485Z智能RS-485集线器能够识别两个上位机RS-485(1)和RS-485(2)的发送顺序,避免同时发送导致的系统瘫痪。也就是说,即使两个上位机正在同时发送,HUB2485Z会选取发送开始时间领先的上位机正确发送数据,而只有等到这一个上位机的数据发送完毕后,另外一个上位机才可以开始发送数据。HUB2485Z的具有双向通信功能,当下位机发送时,两个上位机同时接收到相同的数据,但并不区分地址。
图2 采用共享器的多主机通信原理
图2中,PC1、PC2分别为2个上位机,分别接到HUB2485Z的上位机侧的2个RS-485口(DB-9针)。PC1、PC2都是主机,都可以控制下位机。波仕独有的智能发送识别技术保证2个上位机之的发送信号不会重叠,从而避免通信混乱和死机!而且当其中一个主机出现故障时,另外主机仍然可以继续正常控制下位机,这样也就实现了RS-485的2路冗余控制。
HUB2485Z的2个上位机RS-485口是一样的,并不需要区分。支持最高通信速率保证115.2Kbps以上、定做可以到500Kbps。HUB2485Z同时具有吸收浪涌电流的抗雷击保护功能。由于SWT4485G特有波仕零延时智能收发转换技术,所以确保适合所有半双工通信软件。
如果要实现2台RS-232主机共同控制RS-232下位机,则需要使用波仕电子的HUB2232Z,而且它是无源的!如果要实现2台RS-232主机共同控制RS-485下位机,则需要使用波仕电子的HUB2215Z。它们都具有智能发送识别技术保证2个上位机之的发送信号不会重叠。
2、采用交换机的RS-485多主机通信方式
图3 光隔4×4口RS-485交换机
波仕电子的型号为SWT4485G 的RS-485光隔4×4口交换器用于4路RS-485上位机与4路RS-485下位机之间的交换连接,可以允许有4路主机,相当于将4路独立的RS-485总线合并到一起。SWT4485G不仅可以将RS-485总线的上位机数量从传统的1个增加到4个,而且同时还将带下位机的负载能力增加4倍,用于RS-485组成交叉网。SWT4485G还实现了RS-485的上、下位机之间的光电隔离。
图4 采用交换机的多主机通信原理
图4中,PC0、PC1、PC2、PC3分别为4个上位机,分别接到SWT4485G的上位机侧的4个RS-485端子上(红色)。PC0、PC1、PC2、PC3都是主机,都可以控制下位机(黑色),当其中一个出现故障时,其他的主机仍然可以继续正常控制下位机(黑色)。这样就实现了RS-485的4路冗余控制,当然也可以实现2路或3路的冗余控制,只需减少上位机数量即可。使用时注意不要有2个上位机同时发送。
SWT4485G有4个上位机RS-485口和4个下位机RS-485口,并且不分方向。 SWT4485G每边的RS-485(0)、RS-485(1)、RS-485(2)、RS-485(3)可以分别接4个RS-485口。SWT4485G支持最高通信速率保证9600bps以上、实际可达38.4Kbps。SWT4485G同时具有吸收浪涌电流的抗雷击保护功能。由于SWT4485G特有波仕零延时智能收发转换技术,所以确保适合所有半双工通信软件。波仕独有的智能抑制技术还保证4个上位机之间不会相互通信,从而避免通信混乱和死机!
SWT4485G的两边都需要接+5V电源,所以有两个电源。SWT4485G的每一边的4个RS-485口(0号、1号、2号、3号)功能是完全一样的。SWT4485G的外形为DB-25/DB-25转接盒大小,如图2。当每边的4个RS-485口中有一个、二个甚至三个RS-485短路或者烧坏时,剩下的正常RS-485口仍然可以与另外一边的RS-485口通信。使用SWT4485G组网后,保证某一个或多个节点损坏后不影响其它节点的正常通信,无论是上位机一边还是下位机一边!