Đề tài: Giám sát và Điều khiển Thiết bị qua RS485 & RF (ĐH Tôn Đức Thắng)

Khám phá đề tài giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng RS485, giao tiếp máy tính qua RF. Giải pháp IoT hiệu quả, ứng dụng thực tế.

• Tác giả: Nguyễn Đức Hiếu
• Người hướng dẫn: Th.S Ngô Thanh Hải
• Trường học: Trường Đại Học Tôn Đức Thắng
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Giám Sát Và Điều Khiển Thiết Bị Qua Mạng RS-485 Và Giao Tiếp Với Máy Tính Qua Mạng RF
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
• Nhận xét của giáo viên phản biện
• Danh mục hình
• Danh mục bảng
• Lời mở đầu
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 2. CHƯƠNG 2: MẠNG RS – 485
• 2.1. Một số khái niệm
• 2.2. Phân loại mạng
• 2.3. Điều khiển mạng RS – 485
• 2.4. CẤU HÌNH HỆ THỐNG MẠNG RS – 485
• 2.5. Trở đầu cuối
• 2.6. Phân cực cho mạng RS – 485
• 2.7. Mở rộng mạng
• 2.8. Điện kháng đặc tính
• 2.9. Dung kháng phụ
• 2.10. Vận tốc truyền sóng
• 2.11. BẢO VỆ QUÁ ĐỘ CHO HỆ THỐNG RS – 485
• 2.12. Các yếu tố quá độ trong hệ thống RS – 485
• 2.13. Tín hiệu đất khác nhau
• 2.14. Các phương pháp bảo vệ quá độ
• 2.15. Phương pháp cách ly
• 2.16. Phương pháp mắc shunting
• 2.17. Kết hợp cách ly và shunting
• 2.18. GIAO THỨC MẠNG
• 2.19. Điều khiển bộ truyền RS – 485
• 2.20. Điều khiển bộ nhận RS – 485
• 2.21. Hệ thống chủ - tớ
• 2.22. Hệ thống chủ - tớ 4 dây
• 2.23. Hệ thống chủ - tớ 2 dây
• 2.24. Mạng RS – 485 nhiều trạm chủ
• 2.25. Các hệ thống với bộ chuyển đổi cổng nguồn
• 2.26. LỰA CHỌN THIẾT BỊ
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN
• 3.1. Lịch sử phát triển của các bộ vi điều khiển
• 3.2. Giới thiệu AT89S52
• 3.3. Chân ALE/ PROG
• 3.4. Chân EA /VPP
• 3.5. Các chân XTAL 1 và XTAL 2
• 3.6. TỔ CHỨC BỘ NHỚ
• 3.7. Bộ nhớ chương trình
• 3.8. Bộ nhớ dữ liệu
• 3.9. Các thanh ghi chức năng
• 3.10. Thanh ghi từ trạng thái chương trình PSW
• 3.11. Thanh ghi con trỏ ngăn xếp SP
• 3.12. Con trỏ dữ liệu
• 3.13. Thanh ghi của các cổng
• 3.14. Thanh ghi của các bộ định thời
• 3.15. Thanh ghi của cổng nối tiếp
• 3.16. Thanh ghi ngắt
• 3.17. Thanh ghi điều khiển nguồn PCON
• 3.18. TÓM TẮT TẬP LỆNH
• 3.19. Các kiểu định địa chỉ
• 3.20. Định địa chỉ thanh ghi
• 3.21. Định địa chỉ trực tiếp
• 3.22. Định địa chỉ gián tiếp
• 3.23. Định địa chỉ tức thời
• 3.24. Định địa chỉ tương đối
• 3.25. Định địa chỉ tuyệt đối
• 3.26. Định địa chỉ dài
• 3.27. Định địa chỉ chỉ số
• 3.28. Các lệnh số học
• 3.29. Nhóm lệnh logic
• 3.30. Các lệnh di chuyển dữ liệu
• 3.31. Các lệnh xử lý bit
• 3.32. Các lệnh rẽ nhánh
• 3.33. HOẠT ĐỘNG ĐỊNH THỜI
• 3.34. Các thanh ghi của bộ định thời
• 3.35. Các thanh ghi của Timer 0 và Timer 1
• 3.36. Thanh ghi điều khiển Timer ( TCON )
• 3.37. Các thanh ghi của Timer 2
• 3.38. Các chế độ của Timer 0 và Timer 1
• 3.39. Các chế độ hoạt động của bộ định thời
• 3.40. Các chế độ hoạt động của Timer 2
• 3.41. Tổ chức ngắt ở AT89S52
• 3.42. Sử dụng ngắt
• 3.43. CỔNG NỐI TIẾP
• 3.44. Các thanh ghi của cổng nối tiếp
• 3.45. Các chế độ hoạt động
• 3.46. Trao đổi dữ liệu qua cổng nối tiếp
• 3.47. Truyền thông đa xử lý
• 3.48. ĐẶC TÍNH DAO ĐỘNG
• 3.49. CHẾ ĐỘ POWER – DOWN
• 4. CHƯƠNG 4: TRUYỀN THÔNG QUA TÍN HIỆU RF
• 4.1. THÔNG SỐ MODULE JZ861
• 4.2. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MODULE JZ861
• 4.3. THÔNG SỐ MẶC ĐỊNH
• 4.4. Cổng giao tiếp cho người dùng
• 4.5. Lựa chọn nguồn cho module JZ861
• 4.6. Chức năng tiết kiệm ( ngủ )
• 5. CHƯƠNG 5: LINH KIỆN THIẾT BỊ
• 5.1. Cơ bản về Opamp
• 5.2. Cảm biến nhiệt độ
• 5.3. Bộ chuyển đổi ADC
• 5.4. Tổng quan về ADC0809
• 5.5. Nguyên lý hoạt động
• 5.6. Tổng quan về triac
• 5.7. Thông số BT137
• 5.8. Bộ ghép quang
• 5.9. Linh kiện chuyển đổi nguồn
• 5.10. Bộ hợp kênh UTC4053
• 5.11. GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC
• 5.12. Tổng quan về động cơ DC
• 5.13. Các thông số định mức
• 5.14. Điều khiển tốc độ động cơ DC
• 5.15. Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng
• 5.16. Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng
• 5.17. Phương pháp thay đổi từ thông Ф
• 5.18. Giám sát và điều khiển nhiệt độ
• 6. CHƯƠNG 6: VISUAL BASIC
• 6.1. Lịch sử phát triển ngôn ngữ Visual Basic
• 6.2. ỨNG DỤNG CỦA VISUAL BASIC
• 7. CHƯƠNG 7: SƠ ĐỒ MẠCH. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
• 7.1. Mạch điều khiển động cơ DC
• 8. CHƯƠNG 8: CHƯƠNG TRÌNH
• 8.1. CHƯƠNG TRÌNH MẠNG RS – 485
• 8.2. Chương trình trạm chủ
• 8.3. Chương trình trạm tớ
• 8.4. CHƯƠNG TRÌNH GIAO TIẾP MÁY TÍNH
• 8.5. Giao diện máy tính
• 8.6. Chương trình giao tiếp
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Giám Sát Điều Khiển RS485 RF Lợi Ích Vượt Trội

Giám sát và điều khiển thiết bị thông qua RS485 và RF đang ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực, từ tự động hóa công nghiệp đến tự động hóa tòa nhà và giám sát năng lượng. Điều này xuất phát từ nhu cầu ngày càng cao về hệ thống tự động hóa, khả năng điều khiển từ xa, và thu thập dữ liệu hiệu quả. RS485, với khả năng truyền thông nối tiếp đường dài và hỗ trợ nhiều thiết bị trên cùng một bus, là lựa chọn lý tưởng cho việc kết nối các cảm biến và bộ điều khiển trong môi trường công nghiệp. RF, mặt khác, cung cấp khả năng truyền thông không dây, cho phép điều khiển từ xa và giám sát các thiết bị ở những vị trí khó tiếp cận. Sự kết hợp giữa RS485 và RF mang lại một giải pháp linh hoạt và mạnh mẽ cho việc giám sát và điều khiển thiết bị, giúp tăng cường hiệu quả, giảm chi phí vận hành và cải thiện an toàn. Theo nghiên cứu từ Đại học Tôn Đức Thắng, hệ thống này có thể áp dụng hiệu quả trong cả dân dụng và công nghiệp.

1.1. Ưu Điểm Của Hệ Thống Giám Sát và Điều Khiển RS485 RF

Hệ thống giám sát và điều khiển kết hợp RS485 và RF mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống. Đầu tiên, nó cho phép thu thập dữ liệu từ xa một cách dễ dàng, giảm thiểu sự cần thiết của việc kiểm tra thủ công. Thứ hai, khả năng điều khiển từ xa cho phép điều chỉnh các thiết bị và quy trình một cách nhanh chóng và hiệu quả. Thứ ba, RS485 cung cấp khả năng kết nối nhiều thiết bị trên cùng một bus, giảm chi phí dây cáp và lắp đặt. Cuối cùng, RF cho phép truyền thông không dây, loại bỏ sự cần thiết của việc đi dây trong những môi trường khó khăn.

1.2. Ứng Dụng Tiêu Biểu Từ Công Nghiệp Đến Tòa Nhà Thông Minh

Ứng dụng của hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF rất đa dạng. Trong tự động hóa công nghiệp, nó có thể được sử dụng để giám sát và điều khiển các động cơ, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, và các thiết bị khác. Trong tự động hóa tòa nhà, nó có thể được sử dụng để điều khiển hệ thống chiếu sáng, hệ thống HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning), và hệ thống an ninh. Trong giám sát năng lượng, nó có thể được sử dụng để theo dõi mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị và quy trình, giúp xác định các cơ hội tiết kiệm năng lượng.

II. Thách Thức Khi Triển Khai Giám Sát Thiết Bị RS485 RF

Mặc dù có nhiều ưu điểm, việc triển khai hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF cũng đặt ra một số thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là nhiễu điện từ, có thể ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu RF và RS485. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp và sử dụng các kỹ thuật chống nhiễu là rất quan trọng. Một thách thức khác là bảo mật dữ liệu, đặc biệt là trong các ứng dụng điều khiển từ xa. Việc sử dụng các giao thức bảo mật mạnh mẽ và các biện pháp xác thực là rất cần thiết. Ngoài ra, việc cấu hình mạng và quản lý các thiết bị cũng có thể trở nên phức tạp, đặc biệt là trong các hệ thống lớn.

2.1. Vấn Đề Về Nhiễu Điện Từ Trong Mạng RS485 và RF

Nhiễu điện từ là một vấn đề phổ biến trong môi trường công nghiệp và có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống RS485 và RF. Các nguồn nhiễu điện từ có thể bao gồm động cơ, biến tần, thiết bị điện tử, và các thiết bị khác. Để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu điện từ, cần sử dụng cáp có vỏ bọc, đặt các thiết bị cách xa các nguồn nhiễu, và sử dụng các bộ lọc nhiễu.

2.2. An Ninh Mạng Bảo Vệ Dữ Liệu Điều Khiển Từ Xa

An ninh mạng là một yếu tố quan trọng trong các ứng dụng điều khiển từ xa, vì nó có thể ngăn chặn những kẻ tấn công truy cập trái phép vào hệ thống. Để bảo vệ dữ liệu điều khiển từ xa, cần sử dụng các giao thức bảo mật mạnh mẽ như TLS/SSL, VPN, và WPA2. Ngoài ra, cần thực hiện các biện pháp xác thực mạnh mẽ như xác thực hai yếu tố và quản lý mật khẩu an toàn.

2.3. Cấu Hình và Quản Lý Mạng RS485 RF Hiệu Quả

Việc cấu hình mạng và quản lý các thiết bị trong hệ thống RS485 và RF có thể trở nên phức tạp, đặc biệt là trong các hệ thống lớn. Cần sử dụng các công cụ quản lý mạng để theo dõi trạng thái của các thiết bị, cấu hình các thông số mạng, và giải quyết các vấn đề phát sinh. Sử dụng các giao thức như Modbus RTU cũng là một cách hiệu quả để quản lý các thiết bị.

III. Giải Pháp Giám Sát Điều Khiển RS485 RF Tối Ưu Phần Cứng

Để xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF hiệu quả, cần lựa chọn các thành phần phần cứng phù hợp. Các thành phần quan trọng bao gồm bộ điều khiển, cảm biến, RF Transceiver, Anten RF, và Gateway RS485. Bộ điều khiển là trung tâm của hệ thống, chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu từ các cảm biến và thực hiện các lệnh điều khiển. RF Transceiver và Anten RF được sử dụng để truyền thông không dây. Gateway RS485 được sử dụng để kết nối mạng RS485 với mạng Ethernet hoặc Cloud.

3.1. Lựa Chọn Bộ Điều Khiển PLC Vi Điều Khiển Phù Hợp

Việc lựa chọn bộ điều khiển phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống. Các lựa chọn phổ biến bao gồm PLC (Programmable Logic Controller) và vi điều khiển. PLC thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, nơi cần độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Vi điều khiển, mặt khác, thường được sử dụng trong các ứng dụng nhúng, nơi cần kích thước nhỏ và tiêu thụ năng lượng thấp.

3.2. Cảm Biến Không Dây Nhiệt Độ Độ Ẩm Ánh Sáng

Cảm biến là một phần quan trọng của hệ thống, cung cấp dữ liệu về môi trường và các thiết bị. Các loại cảm biến phổ biến bao gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến ánh sáng, cảm biến áp suất, và Power Meter. Cảm biến không dây cho phép thu thập dữ liệu từ các vị trí khó tiếp cận.

3.3. RF Transceiver và Anten RF Bí Quyết Truyền Tín Hiệu Ổn Định

RF Transceiver và Anten RF là các thành phần quan trọng để đảm bảo truyền thông không dây ổn định. Cần lựa chọn RF Transceiver với công suất phát phù hợp với khoảng cách truyền thông và sử dụng Anten RF có độ lợi cao để tăng cường tín hiệu. Việc sử dụng các giao thức truyền thông như MQTT cũng có thể giúp cải thiện độ tin cậy của truyền thông không dây.

IV. Giải Pháp Giám Sát Điều Khiển RS485 RF Tối Ưu Phần Mềm

Phần mềm đóng vai trò quan trọng trong hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF, cung cấp giao diện cho người dùng và thực hiện các chức năng xử lý dữ liệu và điều khiển. Các thành phần phần mềm quan trọng bao gồm Phần mềm giám sát, Phần cứng giám sát, và các công cụ cấu hình mạng. Phần mềm giám sát cho phép người dùng theo dõi trạng thái của các thiết bị và quy trình. Phần cứng giám sát giúp thu thập và lưu trữ dữ liệu. Các công cụ cấu hình mạng giúp người dùng cấu hình các thiết bị và thông số mạng.

4.1. Phần Mềm Giám Sát SCADA Giao Diện Trực Quan Dễ Sử Dụng

Phần mềm giám sát SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) cung cấp giao diện trực quan và dễ sử dụng cho người dùng, cho phép họ theo dõi trạng thái của các thiết bị và quy trình, xem lịch sử dữ liệu, và thực hiện các lệnh điều khiển. Các phần mềm SCADA phổ biến bao gồm Wonderware InTouch, Siemens WinCC, và Ignition.

4.2. Node RED Nền Tảng IoT Kết Nối Thiết Bị và Cloud

Node-RED là một nền tảng IoT mã nguồn mở, cho phép người dùng kết nối các thiết bị và dịch vụ Cloud một cách dễ dàng. Node-RED cung cấp một giao diện kéo và thả trực quan, cho phép người dùng tạo ra các luồng dữ liệu và quy trình điều khiển một cách nhanh chóng.

4.3. Data Logging Lưu Trữ Dữ Liệu Phân Tích và Tối Ưu Hóa

Data Logging là quá trình thu thập và lưu trữ dữ liệu từ các thiết bị và quy trình. Dữ liệu này có thể được sử dụng để phân tích hiệu suất, xác định các vấn đề tiềm ẩn, và tối ưu hóa hoạt động. Các công cụ Data Logging phổ biến bao gồm InfluxDB, Grafana, và Prometheus.

V. Ứng Dụng Giám Sát Điều Khiển RS485 RF Nghiên Cứu Điển Hình

Nghiên cứu từ Đại học Tôn Đức Thắng đã chứng minh tính hiệu quả của hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF trong việc điều khiển tốc độ động cơ DC và cường độ ánh sáng, cũng như đọc nhiệt độ từ xa. Hệ thống bao gồm một trạm chủ và ba trạm tớ, sử dụng mạng RS485 để kết nối các trạm và RF để giao tiếp với máy tính. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và chính xác, đáp ứng được yêu cầu giám sát và điều khiển từ xa.

5.1. Mô Hình Hệ Thống Giám Sát và Điều Khiển Động Cơ DC

Hệ thống giám sát và điều khiển động cơ DC sử dụng cảm biến tốc độ để theo dõi tốc độ của động cơ và điều chỉnh điện áp đầu vào để duy trì tốc độ mong muốn. Hệ thống cũng có thể được sử dụng để bảo vệ động cơ khỏi quá tải và các vấn đề khác.

5.2. Điều Khiển Chiếu Sáng Thông Minh Tiết Kiệm Năng Lượng

Hệ thống điều khiển chiếu sáng thông minh sử dụng cảm biến ánh sáng để đo cường độ ánh sáng môi trường và điều chỉnh độ sáng của đèn để tiết kiệm năng lượng. Hệ thống cũng có thể được điều khiển từ xa để bật/tắt đèn theo lịch trình.

5.3. Đo Đạc và Giám Sát Nhiệt Độ Từ Xa Ứng Dụng Rộng Rãi

Hệ thống đo đạc và giám sát nhiệt độ từ xa sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ tại các vị trí khác nhau và gửi dữ liệu về trung tâm giám sát. Hệ thống này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm giám sát môi trường, giám sát kho lạnh, và giám sát thiết bị.

VI. Kết Luận và Tương Lai Giám Sát Điều Khiển RS485 RF

Hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF là một giải pháp linh hoạt và mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng tự động hóa. Với sự phát triển của công nghệ IoT, hệ thống này sẽ ngày càng trở nên quan trọng và phổ biến hơn. Trong tương lai, chúng ta có thể mong đợi các hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF thông minh hơn, hiệu quả hơn, và an toàn hơn.

6.1. Xu Hướng Phát Triển IoT AI và Big Data

Xu hướng phát triển của hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF sẽ được định hình bởi các công nghệ IoT, AI, và Big Data. IoT sẽ cho phép kết nối nhiều thiết bị hơn, AI sẽ cho phép tự động hóa các quy trình điều khiển, và Big Data sẽ cho phép phân tích dữ liệu để tối ưu hóa hiệu suất.

6.2. Triển Vọng Ứng Dụng Thành Phố Thông Minh Nông Nghiệp

Hệ thống giám sát và điều khiển RS485 và RF có tiềm năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực, bao gồm thành phố thông minh, nông nghiệp thông minh, và y tế thông minh. Trong thành phố thông minh, hệ thống này có thể được sử dụng để điều khiển hệ thống chiếu sáng, hệ thống giao thông, và hệ thống quản lý chất thải. Trong nông nghiệp thông minh, hệ thống này có thể được sử dụng để giám sát độ ẩm đất, nhiệt độ, và ánh sáng, giúp tăng năng suất và giảm chi phí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, nhu cầu giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua các chuẩn mạng công nghiệp như CAN, RS-485,… ngày càng phong phú. Trên cơ sở đó, được sự chấp thuận của khoa Điện - Điện tử và giáo viên hướng dẫn Th.S Ngô Thanh Hải, em tiến hành thực hiện đề tài " Giám Sát và Điều Khiển Thiết Bị Qua Mạng RS-485 Và Giao Tiếp Với Máy Tính Qua Tín Hiệu RF " với yêu cầu giám sát và điều khiển như sau : - Hệ thống, gồm có 4 trạm : 1 trạm chủ và 3 trạm tớ, thực hiện giám sát và điều khiển tốc độ 2 động cơ DC và cường độ ánh sáng cũng như đọc nhiệt độ ở 3 trạm tớ theo cấu hình mạng RS-485. - Trạm chủ gửi dữ liệu, sau khi nhận được từ các trạm tớ, tới máy tính thông qua tín hiệu RF. - Máy tính xử lý dữ liệu rồi thiết lập tốc độ và cường độ ánh sáng ( hoặc nhiệt độ ) mới cho các động cơ theo yêu cầu người điều khiển và gửi yêu cầu điều khiển cho các trạm tớ.

Với đề tài này, em hy vọng có thể được áp dụng trong các ứng dụng giám sát và điều khiển thiết bị trong dân dụng cũng như công nghiệp. NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU Page 15 ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485 GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF CHƯƠNG 2 MẠNG RS - 485 2. Một số khái niệm Các bộ truyền không cân bằng : mỗi tín hiệu được truyền trong hệ thống truyền dữ liệu không cân bằng RS - 232 xuất hiện trên chân cắm giao tiếp như một điện áp so với tín hiệu đất. Chẳng hạn, dữ liệu được truyền từ một thiết bị DTE trên chân 2 so với tín hiệu đất trên chân 7 của chân cắm DB - 25.

Điện áp này sẽ âm nếu đường truyền rỗi, và thay đổi giữa 2 mức âm và dương khi tín hiệu được truyền đi với biên độ 5V tới 15V. Bộ nhận RS - 232 thường hoạt động trong phạm vi điện áp từ 3V tới 12V và -3V tới - 12V, như hình 2. Mạch giao tiếp RS-232 Các bộ truyền cân bằng : trong các hệ thống truyền vi sai cân bằng, điện áp được tạo ra từ bộ truyền xuất hiện trên 2 dây tín hiệu mà chỉ truyền 1 tín hiệu.2 thể hiện sơ đồ mạch của bộ truyền cân bằng và sự tồn tại của các điện áp. Một bộ truyền cân bằng sẽ tạo ra một điện áp từ 2 tới 6V trên các đầu ra A, B của nó và sẽ có một kết nối với tín hiệu đất ( C ).

Dù kết nối tốt với tín hiệu đất là quan trọng, nhưng nó không ảnh hưởng tới mức logic của đường truyền dữ liệu. Một bộ truyền cân bằng cũng có 1 GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU Page 16 ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485 GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF tín hiệu ngõ vào gọi là tín hiệu cho phép ( Enable ). Tín hiệu này có vai trò kết nối bộ truyền với các ngõ ra A, B của nó.

Nếu tín hiệu cho phép không được tích cực, bộ truyền đó có thể xem như không kết nối với đường truyền. Một bộ truyền trong mạng RS - 485 phải có tín hiệu điều khiển cho phép. Tình trạng bộ truyền bị cấm hay không kết nối thường được xem như tình trạng trạng thái thứ 3 ( tristate ) của bộ truyền. Chú ý 1 : thuật ngữ tristate xuất hiện từ thực tế là có thêm 1 trạng thái ngõ ra thứ 3, ngoài 2 trạng thái 0 và 1 của bộ truyền RS - 485.

Bộ truyền ngõ ra vi sai cân bằng Các bộ nhận đường truyền cân bằng : một bộ nhận vi sai cân bằng nhận biết trạng thái điện áp của đường truyền thông qua 2 ngõ vào tín hiệu, A và B. Nó cũng có tín hiệu đất ( C ) được dùng trong kết nối giao tiếp hoàn chỉnh.3 thể hiện sơ đồ bộ nhận vi sai cân bằng và các điện áp quan trọng đối với bộ nhận vi sai cân bằng. Nếu điện áp vi sai ngõ vào Vab lớn hơn 200mV, bộ nhận sẽ xác định được mức logic trên đầu ra của nó. Nếu điện áp đầu vào nhỏ hơn -200mV, bộ nhận sẽ xác định mức logic ngược lại ở đầu ra của nó.

Các mức điện áp đầu vào mà một bộ nhận cân bằng phải nhận biết được chỉ ra trong hình 2. Phạm vi từ 200mV tới 6V được yêu cầu để tránh suy hao trên đường truyền. Bộ nhận vi sai cân bằng Truyền dữ liệu theo chuẩn EIA RS - 485 : chuẩn RS - 485 cho phép nhiều thiết bị ( tối đa là 32 thiết bị ) sử dụng chung một đường truyền cân bằng. Điện áp Vcm của chế độ chung mà bộ truyền và nhận có thể chấp nhận được được mở rộng từ -7V tới +12V.

NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU Page 17 ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485 GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF Vì bộ truyền có thể không kết nối với mạng hoặc ở trạng thái thứ 3, nó phải nằm trong giới hạn điện áp chế độ chung này trong khi nó đang ở tình trạng trạng thái thứ 3. Phân loại mạng RS-485 Hình 2.4 mô tả mạng nhiều thiết bị được kết nối theo cấu trúc 2 dây. Chú ý rằng đường truyền được đấu nối thêm điện trở đầu cuối ở cả 2 đầu đường truyền nhưng không phải tại các điểm rẽ nhánh ở giữa đường truyền. Việc gắn thêm điện trở đầu cuối chỉ nên được sử dụng với đường truyền có tốc độ truyền cao và có chiều dài dây dẫn xa.

Các đường tín hiệu đất luôn được khuyến khích trong mạng RS - 485 để đảm bảo điện áp chế độ chung mà bộ nhận phải nằm trong giới hạn -7 tới +12V. Mạng thiết bị cấu hình RS - 485 kiểu 2 dây Một mạng RS - 485 có thể được cấu hình theo kiểu 4 dây như được trình bày trong hình 2. Chú ý rằng 4 dây dữ liệu và một dây tín hiệu đất được sử dụng trong cấu hình kết nối 4 dây. Trong mạng này, cần có một cực giữ vai trò master và các cực khác có vai trò như các slave.

Tất cả các slave chỉ giao tiếp với master. Mạng này có vài điểm nổi trội với các thiết bị có các phương thức giao tiếp trộn lẫn nhau. Vì các slave không bao giờ nhận các thông tin đáp ứng từ một slave khác với master, một slave có thể trả lời một cách chính xác đối với một slave khác. NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU Page 18 ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485 GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF Hình 2.

Mạng thiết bị RS - 485 cấu hình 4 dây 2. Điều khiển mạng RS-485 Điều khiển trạng thái thứ 3 của một thiết bị RS - 485 bằng cách dùng tín hiệu điều khiển RTS : như đã nói trước, một mạng RS - 485 phải có một bộ truyền mà có khả năng không kết nối với mạng khi một cực không truyền. Trong bộ chuyển đổi RS - 232 sang RS-485 hoặc một card nối tiếp RS-485, điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng tín hiệu điều khiển RTS từ cổng nối tiếp không đồng bộ để cho phép bộ truyền RS-485. Đường điều khiển RTS được kết nối với ngõ vào cho phép bộ truyền RS-485 chẳng hạn thiết lập RTS mức cao ( logic 1 ) sẽ cho phép bộ truyền RS-485.

Và việc thiết lập RTS mức thấp ( logic 0 ) sẽ đặt bộ truyền ở trạng thái thứ 3. Điều này sẽ ngắt bộ truyền ra khỏi bus mạng, và cho phép cực khác truyền cũng trên cặp dây đó.6 thể hiện sơ đồ định thời cho bộ chuyển đổi RS-232 sang RS-485 thông thường. Dạng sóng thể hiện điều gì xảy ra khi nếu dạng sóng VRTS hẹp hơn dữ liệu VSD. Đây không phải là tình huống bình thường, nhưng được trình bày ở đây để minh họa tổn hao của một phần dạng sóng dữ liệu.

Khi sử dụng RTS, điều quan trọng là phải thiết lập RTS lên mức cao trước khi truyền dữ liệu. Tương tự, RTS phải được thiết lập xuống mức thấp sau khi bit dữ liệu cuối cùng được gửi đi. Việc định thời này được thực hiện bằng phần mềm được sử dụng để điều khiển cổng nối tiếp và không phải bởi bộ chuyển đổi. Khi mạng RS-485 được kết nối theo cấu hình 2 dây, bộ nhận tại mỗi cực sẽ được kết nối tới đường truyền ( xem hình 2.

Bộ nhận thường được cấu hình để nhận tín hiệu phản hồi của việc truyền dữ liệu riêng của nó. Đây là điều mong muốn trong một số hệ GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU Page 19 ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485 GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF thống và rắc rối trong các hệ thống khác. Phải đảm bảo kiểm tra thông số bộ chuyển đổi chức năng cho phép bộ nhận được kết nối như thế nào.

Sơ đồ định thời cho bộ chuyển đổi RS-232 sang RS-485 với tín hiệu điều khiển RTS cho cả bộ nhận và bộ truyền RS-485 Chú ý 1 : Điện áp ở đây được xác định bởi các thiết bị trên đường truyền Chú ý 2 : Tất cả các điện áp đỉnh là xấp xĩ. Điều khiển truyền dữ liệu cho một thiết bị RS-485 : nhiều bộ chuyển đổi RS-232 sang RS-485 của hãng B&B và các card nối tiếp RS-485 chứa các mạch đặc biệt mà được điều khiển bởi tín hiệu dữ liệu để cho phép bộ truyền RS-485.7 là sơ đồ định thời của một tín hiệu quan trọng được sử dụng để điều khiển bộ chuyển đổi dạng này. Chú ý quan trọng là đường truyền dữ liệu bị cấm tại các khoảng thời gian xác định sau khi bit cuối cùng, thường có chiều dài một ký tự. Nếu khoảng thời gian này quá ngắn, ta có thể mất dữ liệu.

Nếu quá dài, hệ thống của ta có thể trả lại đường dữ liệu từ truyền tới nhận trước khi cực ( với bộ chuyển đổi gửi dữ liệu ) sẵn sàng nhận dữ liệu. Nếu là trường hợp sau, ta sẽ mất một phần ( hoặc toàn bộ ký tự ) khi bắt đầu đáp ứng. NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU Page 20 ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485 GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF Hình 2.