Sterowniki Automatyki Budynku – RS485

Automatyka budynku pracująca na magistrali RS485

Inteligentny Dom oraz inteligentny budynek eHouse pracuje na przemysłowej magistrali szeregowej w standardzie RS485.

Sterowniki Automatyki Budynku eHouse z interfejsem RS485:

Magistrala RS485


Jest to magistrala podobna do RS232 (software’owo identyczna) jednak wszystkie urządzenia są adresowane i pracują naprzemiennie oraz wymieniają informację tylko z hostem głównym (serwerem).
Każda linia transmisyjna RX i TX jest zastąpiona parą linii różnicowych (RX+,RX-) oraz (TX+,TX-), których sygnał jest przetworzony przez konwertery RS232 na RS485.

Stosowanie linii różnicowych pozwala na:

  • zwiększenie długości przewodów i odległości transmisji między urządzeniami maksymalnie do 1000m
  • zwiększenie liczby urządzeń pracujących na magistrali RS485 (dla systemu inteligentnego domu eHouse jest to około 250 sterowników).
  • znaczne zmniejszenie wpływu występujących zakłóceń umożliwiające pracę w środowiskach przemysłowych
  • zwiększenie maksymalnej szybkości transmisji przy zachowaniu dużej ilości sterowników i długiego przewodu łączącego w szereg wiele urządzeń
  • Maksymalna prędkość pracy driverów RS485 zastosowanych w systemie eHouse to 10MHZ co jest o około 80 razy więcej od użytej prędkości przez system eHouse (115200bps), dając bardzo duży margines błędu. Przy większych długościach przewodu magistrali RS485 może być konieczne zainstalowanie terminatorów (rezystorów 120om na początku i końcu par linii transmisyjnych)

Magistrala eHouse 1 oparta na RS485 pracuje w trybie full duplex oznaczającym, że pary linii TX i RX nie są zwarte ze sobą, lecz oddzielną parą linii jest nadawany sygnał do hosta głównego, a oddzielną parą następuje odbiór sygnału z hosta głównego.
Taka architektura znacznie zmniejsza możliwość wystąpienia kolizji na magistrali RS485.
Urządzenie nadające – sterownik inteligentnego domu eHouse uaktywnia driver nadawczy RS485 tylko na czas wysyłania danych do hosta głównego, po upewnieniu się, że inne urządzenia nie nadają w tym samym momencie.
Wszystkie urządzenia eHouse pracują przy maksymalnej prędkości 115200 parzystość (E) i 1 bit stopu.
Prędkości nie należy zmieniać, gdyż może to prowadzić do zbytniego obciążenia magistrali RS485 (przy zbyt niskiej prędkości pracy urządzeń).
Do magistrali eHouse 1 można podłączać tylko urządzenia systemu eHouse 1, które muszą mieć identycznie ustawiony protokół transmisji.
Podłączenie innych urządzeń może spowodować błędy transmisji lub całkowite uszkodzenie driverów RS485, ze względu na specyfikę hardware’ową, i „ramkę danych” protokołu eHouse 1.
Podłączenie magistrali danych eHouse 1 do komputera PC, wykonuje się przy pomocy konwertera RS232 – RS485.
Brak podłączenia komputera PC pozwala na pełną (lokalną) pracę wszystkich sterowników, jednak bez możliwości przesyłania danych między sterownikami, oraz odbierania komend z innych mediów komunikacyjnych do zarządzania systemem.
Bramki na świat są realizowane poprzez oprogramowanie inteligentnego domu eHouse (zarządzające, sterujące i komunikacyjne )
Sterowanie lokalne i zdalne jest realizowane poprzez pakiet oprogramowania Windows XP..7 przez następujące media transmisyjne:

  • eMail
  • SMS
  • BlueTooth
  • Ethernet, WiFi, LAN, Internet, WAN, Intranet
  • WWW
  • FTP

Dołączony pakiet oprogramowania pozwala także na zarządzanie i sterowanie automatyką budynku poprzez system plików Windows (kopiowanie plików zdarzeń do katalogu kolejki).
Pozwala to na tworzenie własnych algorytmów oprogramowania sterującego, jeśli potrzebna jest realizacja dodatkowych funkcji w stosunku do wersji standardowej systemu.
Zastosowanie systemu plików Windows jako interfejsu pośredniczącego przesyłaniu danych do sterowników eHouse umożliwia bardzo proste tworzenie własnego oprogramowania na podstawie analizatora logów oprogramowania automatyki budynku eHouse oraz zapisu plików zdarzeń do kolejki systemu eHouse, bez konieczności tworzenia niskopoziomowego oprogramowania do bezpośredniej transmisji RS485.
Zalety i wady stosowania interfejsu RS485 do komunikacji:

  • Duża odporność na zakłócenia zewnętrzne (+)
  • konieczność pracy pod nadzorem hosta głównego serwera (dla eHouse – komputera PC lub CommManagera) (-)
  • Uszkodzenie przewodu w jednym miejscu może spowodować całkowitą utratę komunikacji wszystkich urządzeń na magistrali
  • Oprogramowanie interfejsu RS485 wymaga niskopoziomowego oprogramowania (stworzenia od zera całego algorytmu protokołu transmisji, adresowania urządzeń, obsługi błędów, kolizji).
    Wymaga wykorzystania drogiego sprzętu, analizatorów stanów logicznych, oscyloskopu jest bardzo czasochłonne co raczej jest nie możliwe dla amatorów (-)
  • mała przepustowość łącza (-)
  • realizacja bardzo trudna na mikrokontrolerach i sterownikach wymagająca bardzo szybkiej obsługi transmisji ze względu na asynchroniczny protokół transmisji danych co powoduje konieczność ograniczania prędkości transmisji. Duża ilość kodu potrzebna do realizacji kompletnego protokołu komunikacyjnego z uwzględnieniem obsługi błędów, kolizji, zakłóceń przy pracy wielu urządzeń na jednej magistrali.
  • możliwość grupowego adresowania urządzeń na magistrali (+)
  • duży zasięg magistrali – 1000m bez repeater’ów (+)