SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 2 SIOX - EN INDUSTRIBUSS SYSTEMBESKRIVNING SIOX - EN INDUSTRIBUSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Grundprinciper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Fysiska bussignaler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Kommunikationshastighet och busslängd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Busslängder över 1000 m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Modem och halvduplex eko . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Typiska dimensioner och kontakter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 SIOX - EN KOMMUNIKATIONSMETOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Grundläggande kommunikationssätt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Master - Slav . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Teckentyper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Meddelandetyper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Datamod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Strängmod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Strängadress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Strängdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Strängslut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Strängsvar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Slaven är upptagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Adressexpansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Metatecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Upprepade tecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Speciella setup-strängar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Hjälptexter från stationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Meddelandetyper - sammanfattning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 FELSÖKNING I ETT SIOX-SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Kontroll av matningsspänningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 LED - diagnossystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Busslyssnare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Oscilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Sammanfattningsvis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 TELEFRANG AB G:\MANUALER\Sxsys_sv.wpd/980801/TF SIOX - Serial I/O Xchange - är ett system av distribuerade in-/ut-moduler som kommunicerar genom en dators serieport. Upp till 63 moduler kan parallellanslutas till en tvåtråds kommunikationsledning, SIOX-bussen. Modulerna kan liknas vid ett brett utbud av I/O-kort till datorn med analoga och digitala ingångar och utgångar, operatörsterminaler, kortläsare, streckkodläsare, seriella och parallella portar etc. Skillnaden jämfört med traditionella I/O-kort är att det vanliga datorbakplanet med dess 50 - 100 bussledare med multiplexad information har ersatts av en tvåtrådsbuss som typiskt kan vara upp till flera km lång. Grundprinciper SIOX-bussen är främst avsedd för användning i industriella miljöer där man kräver höga störmarginaler, enkelhet vid installationen och tålighet mot felhantering. Därför uppfyller bussen följande kriterier: * Tvåtrådsbussen kan genom en enkel adapter kopplas till RS232-porten på alla slags datorer som kan sända och ta emot asynkrona tecken med måttlig hastighet. * SIOX I/O-modulerna har optoisolation mot bussen, så att varje modul kan refereras till en egen jord. Andra kommunikationssystem utan galvanisk isolation är känsliga för spänningsskillnader mellan olika jordpunkter. Även analoga mätningar kan störas i oisolerade system. * Alla slags ledningar kan användas för SIOX-bussen, telefon- och snabbtelefonkablar, signalledningar, partvinnade och skärmade kommunikationskablar och nätkabel. De få begränsningar som finns gällande ledningsresistans och längd beskrivs på sidorna 6-7. * SIOX-bussen behöver inte termineras i ändarna och får grenas av godtyckligt. Detta beror på den valda måttliga kommunikationshastigheten som typiskt tillåter en total ledningslängd på 1000 m inklusive avgreningar. * Matningsspänningen till bussen kan vara mellan 15 V och 35 V för att passa till existerande nätaggregat. Samma flexibilitet gäller för SIOXmodulernas matningsspänning, som i de flesta fall kan variera mellan 12 V 35 V likspänning och i många fall 12 V - 25 V växelspänning. Vissa moduler behöver ingen separatmatning alls. De drivs direkt från busspänningen och ansluts alltså enbart med två trådar. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 3 SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 4 Fysiska bussignaler SIOX-bussen är i grunden en strömslinga lik en traditionell punkt-till-punkt "20 mA current loop". I en sådan strömslinga indikeras en etta av att ström flyter och en nolla av att ström saknas. Strömmen i en SIOX-buss genereras normalt av datorns SIOX-adapter och får definieras till max 200 mA alltefter antalet moduler som skall anslutas. Varje moduls mottagare belastar bussen med 1,0 1,5 mA oberoende av busspänningen. Normalt är busströmmen satt till 100 mA och tillåter då upp till 63 moduler på bussen. När datorn eller en SIOX-modul sänder en nolla kortsluts bussen så att alla mottagare i datorn och modulerna blir strömlösa. Under varje nolla måste alltså tvåtråden kunna överföra hela generatorns ström (100 mA) utan för högt spänningsfall. * Flertalet SIOX-moduler har pluggbara anslutningar för att kunna bytas utan att kablarna behöver skruvas loss. * Bussanslutningen på modulerna är tolerant mot installationsfel genom att den får kortslutas eller kopplas direkt till exempelvis 24 V lik- eller växelspänning utan att skadas. * De två busstrådarna är opolariserade för att ytterligare underlätta installation och senare ändringar. * Tack vare de relativt höga signalnivåerna och den balanserade busströmmen kan ledningen förläggas nära kraftkablar. Dessutom elimineras inverkan av externa högfrekvensstörningar genom mottagarnas lågpassfilterverkan. Observera att de moduler som spänningsmatas direkt från bussen drar all sin ström när ettor sänds på bussen och lagrar den i en kondensator för nollperioderna. Den genomsnittliga matningsströmmen för sådana moduler måste därför typiskt multipliceras med 3 när bussens totalström skall beräknas. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 5 SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 6 Kabelval Kommunikationshastighet och busslängd Som redan nämnts flyter typiskt en ström på 100 mA i bussen. Ledningsresistansen måste därför tillåta denna ström utan för högt spänningsfall. Vid 15 V matningsspänning är det tillåtna spänningsfallet i ledningen från strömgeneratorn till den mest avlägsna modulen max 2 x 2 V. Högre matningsspänning tillåter motsvarande högre spänningsfall. Vid en maximal busslängd på 1000 m och 15 V matning krävs en trådarea på 2 x 1 mm2, vilket minskar till 2 x 0.35 mm2 vid 35 V. Den maximala kommunikationshastigheten för en SIOX-buss är 19200 bitar/s, som medger att all hantering av kommunikationen kan ske i mjukvara. I en SIOX-modul finns inga extra, effektkrävande kommunikationskretsar eller bussanpassningar med separata, isolerade matningsspänningar. Resultatet är ökad livslängd och lägre kostnader. Det kan vara en fördel att välja tvinnad och/eller skärmad kabel. Ett tvinnat trådpar reducerar möjliga magnetiska störningar från parallellt löpande högströmsledningar, motorer etc. Skärmning avleder kapacitiv överhörning från högspänningskablar men kan vid långa sträckor och olämplig jordning ge nya problem. Som tidigare nämnts har den måttliga kommunikationshastigheten också klara fördelar vad gäller störsäkerhet och enkelhet i installationen. Vid standardhastigheten 4800 b/s är bittiden 208 µs, medan optokopplarna tillåter stig- och falltider på cirka 20 µs. De utgör alltså ett filter mot högfrekvensstörningar samtidigt som de begränsar den maximala hastigheten: Dessa stig- och falltider matchar också beteendet hos en 1000 m lång oterminerad kommunikationsledning. Ett typiskt trådpar har en karakteristisk impedans på 170 med en kapacitans mellan ledarna på 180 pF/m. Terminering med 170 i varje bussända - och eventuellt också varje grenända - är otänkbart på grund av de höga strömmar som krävs. Med måttlig hastighet kan ringningar på upp till 25 µs i en oterminerad buss tolereras. Vid 4800 b/s kan därför en 1000 m lång SIOX-buss ses som en rent kapacitiv last om cirka 200 nF. Varje ansluten SIOX-modul bidrar i sig själv till att dämpa störsignaler och ringningar. I det extrema fallet med en enda SIOX-modul ansluten längst ut på en 1000 m buss har det visat sig att störningar inverkar mera än med flera moduler anslutna. Ett extra termineringsmotstånd i området 500 - 1000 kan då ersätta modulernas dämpning och återställa störsäkerheten. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 7 SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 8 Busslängder över 1000 m Typiska dimensioner och kontakter på SIOX-moduler För att ledningslängden skall kunna ökas över 1000 m kan kommunikationshastigheten sänkas till under 4800 b/s. Den allmänna regeln är 2000 m vid 2400 b/s, 4000 m vid 1200 b/s och så vidare. Resistansen i ledningen blir dock snabbt den begränsande faktorn. Antingen kan man använda repeaters, grövre tråd eller, om få moduler är anslutna, lägre busström. Märk dock att lägre ström och högre busskapacitans båda ökar stig- och falltiderna. Därför måste i de flesta fall exempelvis en 4000 m lång buss användas vid 300 b/s med en 50 mA strömgenerator. Med undantag för vissa specialtyper är alla SIOX-moduler försedda med en standardkapsling klass IP41 enligt figuren nedan. Kortare bussar än 1000 m eller lågkapacitetskabel tillåter att modulerna kommunicerar med upp till 19 200 bits/s. Modem och halvduplex eko SIOX-bussen kan förlängas med hjälp av repeaters eller kompletta telefonmodem. Man måste dock ha i åtanke SIOX-bussens halvduplex-natur, där information utan omkoppling sänds omväxlande i båda riktningarna. Om två standardmodem utan särskild mjukvara används för att koppla ihop två SIOXbussar, kommer en nolla = kortslutning på ena bussen att överföras till den andra och tillbaka, så att båda bussarna låses. Det är möjligt att lösa ett sådant fall med eko-elimination eller intelligenta bussförlängare som automatiskt kopplar om repeteringsriktningen. Sådana repeaters kan också medverka till att fler moduler än 63 ansluts till en serieport genom att selektivt tillåta repetering: Kapslingen kan monteras antingen med hjälp av de fyra hörnhålen eller genom att hakas fast på en 35 mm plintskena (DIN 50022) med clipen i botten på kapslingen. De plintar som används är pluggbara Combicon MSTB 2,5 mm2 med 5 mm delning från Phoenix Kontakt. Jämförbara produkter finns från flera andra tillverkare. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 9 SIOX - EN KOMMUNIKATIONSMETOD SIOX är den samlande beteckningen på ett fältbussystem för kommunikation i främst industriella miljöer. Ökad automationsgrad mångfaldigar där kraven på informationsöverföring av analoga och digitala signaler, dataöverföring mellan självständigt arbetande datorer och information människa-maskin. I SIOX-systemet överförs informationen mellan olika slags enheter genom en standardiserad länk, SIOX-bussen, bestående av en tvåledarkabel. Till denna kan ett brett spektrum av kostnadseffektiva hårdvarumoduler anslutas, så att kabelkostnader och arbetsinsatser kan minimeras. För systemdesigners och servicepersonal beskrivs här hur systemets kommunikation fungerar. SIOX-systemet har optimerats med tanke på enkelhet i installation, flexibilitet och utbyggbarhet, störsäkerhet och låga kostnader. Genom effektiv meddelandeöverföring har nu kravet på hög kommunikationshastighet kunnat sänkas, vilket i sin tur ökat störsäkerheten och förbilligat de datorer och moduler som kan anslutas till SIOX-bussen. Grundläggande kommunikationssätt All meddelandeöverföring sker asynkront och teckenvis med en överföringstakt mellan 300 och 19200 bitar/s. Detta tillåter nästan alla slags datorer att kommunicera över en SIOX-buss genom en enkel hårdvaruanpassning kopplad till deras serieport. Ett asynkront tecken består alltid av 1 startbit, 7 eller 8 informationsbärande databitar, eventuellt 1 paritetsbit samt 1 eller 2 stoppbitar. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 10 De åtta informationsbitarna kan vardera ha värdet 1 eller 0 och utgör tillsammans ett av 256 olika tecken. Positionen i tecknet avgör värdet för biten; den första kallas D0 / och har värdet 1, den andra kallas D1 och har värdet 2, den tredje D2 med värde 4 osv till den sista, D7 som har värdet 128. Varje siffra 0 - 9 eller A - F utgör en kombination av 4 informationsbitar enligt följande: D3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 D2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 D1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 D0/ 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 representerar Hexadecimalt Decimalt =0 0 0 =1 1 1 =2 2 2 = 2+1 3 3 =4 4 4 = 4+1 5 5 = 4+2 6 6 = 4+2+1 7 7 =8 8 8 = 8+1 9 9 = 8+2 A 10 = 8+2+1 B 11 = 8+4 C 12 = 8+4+1 D 13 = 8+4+2 E 14 = 8+4+2+1 F 15 D7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 D6 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 D5 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 D4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 representerar Hexadecimalt = 00 00 = 16 10 = 32 20 = 32+16 30 = 64 40 = 64+16 50 = 64+32 60 = 64+32+16 70 = 128 80 = 128+16 90 = 128+32 A0 = 128+32+16 B0 = 128+64 C0 = 128+64+16 D0 = 128+64+32 E0 = 128+64+32+16 F0 Decimalt 0 16 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 192 208 224 240 SIOX använder 8 informationsbitar, 1 "jämn paritetsbit" och 1 stoppbit. Startbiten har alltid värdet 0 och tjänar som synkronisering av tecknet mellan avsändaren och mottagaren. Paritetsbiten är en kontroll av att övriga bitar i tecknet överförts korrekt. Antalet bitar med värdet 1 av de åtta informationsbitarna plus paritetsbiten måste vara ett jämnt antal. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 11 Stoppbiten är alltid 1 och tjänar som minsta paustid före nästa teckens startbit. Exempel: Ett tecken hex B3 (decimal 179) överförs som: SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 12 Meddelandetyper För att maximal mängd information snabbt skall kunna överföras omfattar specifikationen SIOX II två grundläggande typer av meddelanden: Datamod och Strängmod. En komplett tvåvägskommunikation i datamod omfattar 4 eller 5 tecken, medan en kommunikation i strängmod kan variera mellan 6 och (teoretiskt) 326 tecken. Master - Slav I varje SIOX-buss måste en av de anslutna enheterna (SIOX-modulerna) vara master eller "central" och allt mellan 1 - 63 enheter vara slavar eller "stationer". Detta innebär, att mastern sänder ett meddelande bestående av ett antal tecken över SIOX-bussen. En av slavarna identifierar teckensekvensen som ett meddelande till just den och sänder ett svarsmeddelande tillbaka till mastern. Inga andra slavar får ingripa under tiden. En sådan meddelandeväxling är en komplett kommunikation. Om meddelandet skulle utsättas för störningar så att slaven inte känner igen det, lämnar den inget svar. Alternativt kan mastern finna fel i svaret och i båda fallen måste den sända sitt meddelande igen. Efter en korrekt kommunikation kan mastern kommunicera med en annan slav o s v. Slavar kan inte sända meddelanden till varandra utan masterns tillåtelse. Slavarna skiljs åt genom att de vid installationen programmerats med olika adressnummer mellan 1 - 63. Meddelandetypen bestäms av mastern (centralen) vid varje ny kommunikation. De flesta slavar (stationer) kan ta emot meddelanden i både datamod och strängmod. Svaret från stationen måste vara av samma typ som centralen har sänt. Det är alltså inte tillåtet för en station att ge ett datamod-svar när centralen sänt ett strängmod-meddelande. Datamod Denna används, genom sin kompakta form, mest för att överföra digitala eller analoga signaler. Den inleds med att centralen sänder ett adresstecken = hex C1 - FF för att en viss station skall förbereda sig på mottagning av data. Eftersom många SIOX-bussar innehåller mindre än 63 stationer, är det tillåtet att en station accepterar flera adresstecken. Programskrivningsarbetet minskar om exempelvis fyra analoga kanaler i en stationsmodul direkt kan identifieras genom fyra olika adresser. Centralen behandlar modulen som fyra slavar med av varandra oberoende data. Efterföljande datatecken (0/0/ - 7F) från centralen tas emot av den utvalda stationen. Antalet datatecken skall vara 1 eller 2 beroende på aktuell station, vilket alltså centralen måste vara informerad om i förväg. (Om ett SIOX-protokoll används ställs centralen automatiskt om till rätt stationstyp.) Teckentyper Av de 256 olika tecken som kan sändas innebär de 128 första (hex 0/0/ 7F) datatecken. Gemensamt för dem är att den sista biten (D7) är 0. Datatecken har olika betydelser beroende på typen av meddelande samt vilken typ av station som tar emot dem eller sänder dem tillbaka till centralen. För en station med digitala in- och utgångar kan var och en av informationsbitarna D0/ - D6 representera en aktiv eller passiv in- eller utgång, för textstationer kan D0/ - D6 representera en av 128 bokstäver eller siffror i teckenfönstret o s v. Övriga 128 tecken (hex 80/ - FF) med D7 = 1 är specialtecken. Inga meddelanden förekommer, där två specialtecken följer direkt efter varandra, utan de skiljs alltid åt av ett eller flera datatecken. Den vanligaste betydelsen av ett specialtecken är en adress till en viss station. När rätt antal tecken mottagits korrekt, kan stationen exempelvis låta de 7 respektive 14 informationsbitarna styra digitalutgångar, omvandla bitarna till en analog utgångssignal eller visa ett tecken på en display. Stationen sänder efter max 1 ms ut två datatecken på SIOX-bussen, innehållande 14 informationsbitar med stationsspecifik betydelse. Dessa tecken tas emot av centralen för vidare bearbetning. Vid fel i svaret från stationen skall centralen i allmänhet göra upp till tre kommunikationsförsök, innan den bedömer stationen som felaktig. Om stationen inte svarar alls, kan detta bero på att den inte är ansluten till SIOXbussen, saknar kraftförsörjning eller har upptäckt fel i meddelandet från centralen. I så fall väntar centralen minst 2 teckentider och gör sedan ytter- SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 13 ligare två kommunikationsförsök innan den ger upp och fortsätter med nästa station. Den kompletta datamod-kommunikationen omfattar alltså 1 adresstecken och 1 eller 2 datatecken från centralen samt 2 datatecken som svar från stationen. Vid den normala kommunikationshastigheten 4800 bits/s tar en sådan kommunikation 10 - 13 ms. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 14 Anrop Svar Beskrivning C4 Adress till slav 4 (som hårdvarumässigt är samma som slav 3). 40/ De minst signifikanta sju bitarna av värdet 0/140/ = 0000 001. 0/2 De återstående sju bitarna av värdet 0/140/ = 0010 000. Exempel på datamodkommunikation mellan central och tre stationer: 7F Slav 4 svarar med sju bitar av A/D-värdet 0/1FF. 0/3 Mest signifikanta delen av 0/1FF. Anrop Svar Beskrivning C1 Adress till slav 1 (som är en digital in-/ut-modul). 0/3 Data som aktiverat två av sju möjliga utgångar i modulen. Strängmod 0/0/ Data från modulen som visar att sju ingångar är passiva. 0/8 Data från modulen som visar att en av ytterligare sju ingångar är aktiv. Gentemot det kompakta datamod-meddelandet erbjuder en strängmodkommunikation större flexibilitet genom variabel meddelandelängd och ytterligare säkerhet i överföringen utöver paritetskontrollen genom kontroll av meddelandets checksumma. Upp till 80 st åttabitars datatecken kan överföras i vardera riktningen. C2 Adress till slav 2 (som är en bildskärm). 41?? En störning på ledningen gör att slav 2 underkänner centralens meddelande och låter bli att svara. C2 Centralen sänder om meddelandet efter timeout. 41 Slaven tar emot tecknet "A" och visar det på bildskärmen. 0/D Slav 2 svarar med koden för en nedtryckt knapp på tangentbordet, "CR". 3F Slav 2 sänder extra statusinformation. Två typer av strängmod-meddelanden är möjliga, nämligen setup och text. Setup används för att från centralen läsa av eller ändra parametrar och andra funktioner i en station, medan text kan vara 7- eller 8-bitars texttecken till en bildskärm eller skrivare, tangentbordstryckningar eller siffersträngar från en magnet- eller streckkodsläsare, digitala eller analoga bitmönster eller rena program i binär form. Strängadress C3 Adress till slav 3 (som är en del av en analog modul med fyra ingångar och fyra utgångar). 0/0/ Sju databitar av ett D/A-värde. Alla strängmod-kommunikationer inleds med tecknet C0/ från centralen Analogt med datamod skulle detta innebära det otillåtna slavnumret 0, men för att identifiera en enda slav följs det av ett datatecken (0/0/ - 7F). 0/1 - 3F respektive 41 - 7F motsvarar här datamod-adresserna C1 - FF för de tillåtna slavarna 1-63. Skillnaden mellan exempelvis 0/1 och 41 för slav nummer 1 identifierar samtidigt om kommunikationen avser setup (0/1-3F) eller text (41 7F). Det behövs alltså två tecken för att välja ut en viss station i strängmod. 0/0/ Sju ytterligare bitar av D/A-värdet 0/ 0/0/0/ som nollställer analogutgången i modulen. Centralen och stationen är båda definierade för 5-teckens datamod-kommunikation. Strängdata 0/0/ Slav 3 svarar med sju bitar av en A/D-ingång. 0/0/ Sista sju bitarna visar att analogingången låg på 0 V. Efter de två "adresstecknen" kan upp till 80 datatecken sändas (0/0/ - 7F). Flera än 80 tecken underkännes av den anropade stationen. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 15 SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 16 Strängslut Slaven är upptagen Eftersom antalet tecken inte definierats i förväg måste ett specialtecken avsluta strängen. Detta kan vara något av de tidigare inte använda tecknen BC - BF. Avslutningstecknet följs i sin tur av ett extra datatecken (0/0/ - 7F) som innehåller checksumman för hela meddelandet exklusive starttecknet C0/. Alla tecken t o m avslutningstecknet (BC - BF) adderas, summan komplementeras (1-komplement), d v s varje bit växlas från 0/ till 1 och vice versa. Den åttonde biten måste dock alltid vara 0/, så att checksumman inte kan förväxlas med en datamod-adress eller annat specialtecken. Slaven skall svara med samma sluttecken (BC - BF) som centralen sände ut. Slaven kan dessutom informera centralen om att den är upptagen eller inte får plats med ytterligare ett meddelande genom att minska sitt avslutningstecken med 4, d v s BC - BF blir B8 - BB. Centralen skall då vänta, alternativt sända tomma meddelanden, tills slaven igen svarar med BC - BF. Strängsvar När stationen tagit emot och godkänt hela strängen från centralen, sänder den en svarssträng av liknande typ, men där de två adresstecknen utelämnats, d v s upp till 80 datatecken, avslutningstecken och checksumma för meddelandet. En sträng från centralen har exempelvis följande utseende: C0/ 41 Stationsadress 54 T 45 E 53 S 54 T BE 40/ Slut Checksumma Strängsvaret från stationen kan vara: 4F O 4B K BE 27 Slut Checksumma Observera att centralen eller stationen kan sända "tomma" meddelanden (utan datatecken). Om centralen sänder exempelvis: C0/ 41 Stationsadress BC 0/2 Slut Checksumma är detta bara en begäran om en svarstext från slav 1. Om slaven inte har något meddelande att lämna sänder den: BC 43 Slut Checksumma Som nämnts kan centralen sända fyra olika avslutningstecken. BC (och BD) innebär onumrerade meddelanden som bara är lämpliga för de fall en omsändning inte orsakar dubblering av texter etc. Om centralen omväxlande sänder BE och BF är meddelandena numrerade. Om slaven får två eller flera meddelanden i följd med samma avslutningstecken och redan godkänt det första meddelandet, makuleras de följande och det gamla svarsmeddelandet sänds om. Adressexpansion Routermoduler av typ R30 (sid 7) tillåter expansion av antalet moduler på en buss genom att tolka sin mottagna strängadress (C0/ ) 41 - (C0/) 7F som en gruppadress. Nästa efterföljande tecken som mottages används då som den verkliga moduladressen i strängmod för en av max 63 moduler som ansluts till R30s sekundärsida. R30 återutsänder meddelandet med andra tecknet (den egna adressen) utelämnad och ändrar checksumman motsvarande. Alla svar från moduler på sekundärsidan kopieras tecken för tecken till den anropande mastern. Den totala förseningen blir en teckentid i vardera riktningen, vilket mastern måste kompensera för. Om alla ordinarie moduler på primärsidan skulle ersättas av 63 R30 så kan bussen expanderas till 63 subgrupper, var och en med 63 moduler. Metatecken Eftersom datainnehållet i en sträng enbart får bestå av datatecken (0/0/ -7F) kan inte hela bytes eller 8-bits texttecken (80/ - FF) ingå i meddelandet. Ett sådant "metatecken" sänds därför över som två tecken, först specialtecknet B0/ och sedan det önskade tecknet med åttonde biten nollställd. En sträng som innehåller 80 bytes kan därför teoretiskt omfatta 164 översända tecken. Om t.ex. 4 bytes, 0/0/ 40/ 80/ C0/, skall sändas från centralen till station 1 blir hela strängen: C0/ 41 Adress 0/0/ 1a 40/ 2a B0/ 0/0/ -- 3e -- B0/ 40/ -- 4e -- BC 42 Slut Check Upprepade tecken För att så effektivt som möjligt överföra exempelvis bildskärmstext, där många lika tecken kan komma i följd, kan dessa kompakteras. Meddelandelämnaren räknar då antalet lika tecken i följd, adderar 80/ och sänder iväg ett specialtecken (82 - AF), följt av tecknet som repeteras. Texten: SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 17 N a m n : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 18 _ _ första eller alla 16 384 adresserna. De två bitarna som identifierar Läs/Skriv och RAM/EEPROM kommer alltid först. Följande exempel visar skrivning till EEPROM adress 63 (hex 0/0/3F) i kompakt respektive utvidgad form: 4E 61 6D 6E 2A 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 5F 46 F trycks vid översändningen ihop till: 4E 61 6D 6E 2A 8F 5F På detta sätt kan upp till 47 tecken tryckas ihop till endast två. Metatecken (80/ FF), som ju redan specialbehandlats, kan inte kompakteras. För att förenkla programmet i centralen kan SIOX-moduler stänga av komprimeringen av svarssträngar. SIOX-protokoll i centralen får dock alltid sända komprimerat vid behov. Mottagaren löser upp dubbeltecknet vid mottagningen, så att den ursprungliga texten återfås. Speciella setup-strängar Många SIOX-moduler innehåller ett icke-flyktigt EEPROM-minne och/eller RAM för att lagra setup-parametrar, stationsadresser och flaggor för funktionsmoder. Som nämnts tidigare är strängmodadresserna C0/ 0/1 - C0/ 3F för stationsnumren 1 - 63 avdelade för att läsa och ändra sådana parametrar. Härigenom kan inte förväxling ske med de normala textsträngarna som ju inleds med C0/ 41 - C0/ 7F. Setup-strängar innehåller normalt maximalt 6 datatecken utöver adress och sluttecken/checksumma. Vid parametersändning används bara ASCII-tecknen 0 - 9 och A - F (hex 30/ - 39 och 41 - 46). Varje tecken innehåller därför 4 bitar information till/från stationen. De två första datatecknen efter adressen från centralen utgör tillsammans ett kombinerat kommando + parameternummer: Hex 30/ 30/ - 33 46 0/0/ - 3F bildar kommandona: Läs en av 64 RAM-parametrar. Hex 34 30/ - 37 46 40/ - 7F bildar kommandona: Läs en av 64 EEPROM-parametrar. Hex 38 30/ - 42 46 80/ - BF bildar kommandona: Skriv en av 64 RAM-parametrar. Hex 43 30/ - 46 46 bildar kommandona: C0/ - FF Skriv en av 64 RAM-parametrar och en av 64 EEPROM-parametrar. För att utvidga antalet parametrar i komplexa moduler kan ytterligare två datatecken skjutas in så att adressen får 8 extra bitar = totalt 16 384 parametrar. Den mottagande modulen identifierar om meddelandet innehåller 2 eller 4 tecken (+ ev. 4 tecken för data, se nedan) och väljer mellan de 64 46 F respektive 43 C 30/ 0/ 33 3 46 F Ovanstående visade skrivkommandon måste följas av ytterligare 4 datatecken. Dessa bildar tillsammans det 16-bitars värde som stationsmodulen skall skriva i parametern: Hex Data 30/ 30/ 30/ 0/0/0/0/ 30/ - - 46 46 46 FFFF 46 Setup-strängen avslutas som vanligt med ett sluttecken och en checksumma, tillsammans två tecken. Svaret från stationen innehåller, både vid skriv- och läs-kommandona, värdet på parametern i form av 4 datatecken = 16 bitar. Efter de fyra tecknen följer ett sluttecken BC - BF och checksumman för svarssträngen. Exempel: 1) Skrivning av 0/70/1 i den första RAM- och EEPROM-parametern i station 1. Från centralen sänds: C0/ 0/1 43 30/ 30/ 37 30/ 31 BE 0/5 C 0/ 0/ 7 0/ 1 Stationen svarar: 30/ 37 30/ 31 BE 79 0/ 7 0/ 1 2) Läsning av EEPROM-parameter 64 (den 65e, hex 40/) i station 1 Från centralen sänds: C0/ 0/1 34 30/ 34 30/ BF 77 4 0/ 4 0/ Stationen svarar: 43 31 30/ 30/ BF 6C C 1 0/ 0/ Hjälptexter från stationen I vissa SIOX-moduler finns hjälptexter lagrade som kan hämtas med speciella setup-strängar. Två slag av hjälptexter kan finnas: 1) Typfråga från centralen, varvid stationen svarar med en textsträng som visar modultyp, programversion och eventuella optionsnummer. 2) Hjälptexter för varje parameter som visar dess funktion. Texterna underlättar för en operatör, när han med ett uppsättningsprogram ställer in varje modul vid installationen. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 19 Typfrågan utgörs av en setupsträng som bara innehåller ett enda datatecken C0/ 0/1 0/5 BC 3D från centralen: ENQ Stationen svarar exempelvis: 53 34 35 20/ 56 65 72 20/ 30/ 2E 30/ 35 3A 30/ 30/ 30/ BC 12 S 4 5 V e r 0/ . 0/ 5 : 0/ 0/ 0/ Parameterhjälpfrågan liknar typfrågan, men har tillagt ett parameternummer i form av två tecken. Eftersom hjälptexten i stationen kan vara längre än 80 tecken, ettställs den näst högsta biten i parameternumret när centralen frågar efter den eventuella andra hälften av varje hjälptext. Denna bit definierar annars valet RAM/EEPROM. Exempel: Hjälpfrågor för parameter nummer 8: SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 20 Meddelandetyper - sammanfattning SIOX-protokollet använder asynkrona tecken (jämn paritet, ett stopp) med hex 80/ - FF som adresser (eller specialflaggor) och hex 0/0/ - 7F som data. Åtminstone ett datatecken måste åtfölja varje "adress", annars blir båda "adresserna" ogiltigförklarade av mottagaren. Funktion Adress Data 80/-81 Reserverad för framtida bruk. Repeat 82-AF 0/0/-7F Repetering 2-47 ggr av datatecknet (strängmod) Meta B0/ 0/0/-7F Omvandling av data 0/0/-7F till 80/-FF (strängmod). Från centralen: C0/ 0/1 0/5 30/ 38 BE 53 ENQ 0/ 8 Svar från stationen: 41 6E 61 6C 6F 67 20/ 43 68 61 6E 6E 65 6C 20/ 31 BE 45 A n a l o g C h a n n e l 1 Beskrivning B1-B7 Reserverad för framtida bruk. Sign-Off B8-BF 0/0/-7F Avslutning av strängmodmeddelande. Datateckknet innehåller den fullständiga kontrollsumman (7 bitar) för strängen exklusive starttecknet C0/. Adressbit 2 = 0/ : Inte redo för nästa sträng (endast i stationssvar). Från centralen: C0/ 0/1 0/5 34 38 BE 4F ENQ 4 8 Adressbit 1 = 0/ : Onumrerat meddelande. Adressbit 0/ = 0//1: 1:a/2:a meddelande. Svar från stationen: 53 63 61 6C 69 6E 67 BF 7F S c a l i n g Strängstart C0/ 0/1-3F Inledning av strängmod-meddelande av setuptyp från centralen till station nr 1 - 63. De följande 2 - 6 ASCII-tecknen innehåller ett setup-kommando eller en förfrågan. Strängstart C0/ 41-7F Inledning av strängmod-meddelande med datainnehåll från centralen till station nr 1 - 63. De följande, max 80 tecknen innehåller ett utgångsmeddelande, ex vis text. Datamod C1-FF 0/0/-7F (+0/0/-7F) 0/0/-7F Datamod-meddelande från centralen till station nr 1 - 63. Andra datatecknet är en option, beroende på stationstyp. Datamod-svar (2 tecken) från station. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 21 SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 22 * Nätaggregatet är trasigt eller oanslutet. * SIOX-bussen är avbruten mellan centraldatorn och modulen. Kontrollera andra modulers gröna lysdioder för att lokalisera avbrottet. Ett SIOX-system består typiskt av en centraldator med en serieport, en anpassningsmodul typ K32, en tvåtråds SIOX-buss och upp till 63 SIOXmoduler, stationer med olika I/O-funktioner. * SIOX-bussen är kortsluten någonstans, vanligen vid en skarv eller en anslutningskontakt. Man kan när bussen lossats från centralen mäta med en ohmmeter, som vid kortslutning oftast visar under 50 . Anpassningsmodulen isolerar centralen från SIOX-bussen och översätter centralens RS232-signaler till de speciella signalnivåer som överför seriell information till och från stationerna. * Bussanpassningen på en modul är skadad och kortsluter bussen. Detta är dock mycket ovanligt, då modulerna är utförda så att komponentfel normalt bara bryter kommunikationssignalerna till den trasiga modulen. FELSÖKNING I ETT SIOX-SYSTEM Som centraldator kan, alternativt till normala persondatorer eller styrsystem, en T44 Kompaktdator eller vissa SIOX-moduler användas som inkluderar en komplett SIOX-port. Med någon typ av busströmmodul kan flertalet SIOXmoduler under PLC-kontroll sända till varandra. Kontroll av matningsspänningen Kommunikationen är beroende av att SIOX-bussen i vila matas med typiskt minst 12 V/100 mA. Man kan lätt kontrollera både spänning och ström på bussen med hjälp av ett universalinstrument, eftersom det är tillåtet att kortsluta bussen. Observera dock att om kommunikation pågår blir den uppmätta spänningen lägre, eftersom varje överförd bit = 0 drar ner spänningen till nära 0 V. En strömmätning mellan bussledarna avbryter dessutom kommunikationen mellan central och stationerna medan mätningen pågår, så att applikationsberoende larm kan utlösas. Om ett kommunikationsavbrott kan tillåtas kan man vid mätningen lossa RS232-kontakten i datorn. K32-modulen matar då ut en kontinuerlig signal på bussen så att man kan kontrollera spänning och ström. Den röda lysdioden på en SIOX-modul blinkar till varje gång stationen sänder ett svarsmeddelande till centralen. Om lysdioden aldrig tänds trots att den gröna fladdrar/blinkar, får alltså centralen ingen kontakt med modulen. Orsakerna kan vara flera: * Centralen sänder med felaktig hastighet. Alla standardmoduler är vid leverans från Telefrang inställda på 4800 bits/s, medan centralen eller enstaka moduler kan vara inställda på annan hastighet. * Modulen har felaktig adress. En nylevererad modul har i allmänhet adressen 1, eftersom denna ingår i de flesta SIOX-system. Adressen sätts i modulen antingen genom jumprar eller i ett EEPROM, se respektive manual. Om adressen oavsiktligt sätts till nummer 0 väljer stationen adressen 63 som inte normalt används av centralen för att inte störa andra kommunikationer. Centralen kommunicerar oftast bara med ett antal stationer som är färre än de tillåtna 63 och kan dessutom programstyrt välja att inte kommunicera med vissa stationer under kortare eller längre tid. * Modulen är uppsatt att i s.k. "datamod" kräva två datatecken från en central som bara sänder ett datatecken. Detta kan inte hända i datorer som använder Telefrangs "SIOX II Protocol" eftersom detta automatiskt korrigerar efter stationstypen. * Matningsspänningen till SIOX-bussen är för låg (15 V - 35 V rekommenderas) eller nätaggregatet (som krävs till vissa moduler) kan inte leverera tillräckligt med ström (typiskt > 120 mA). LED - diagnossystem Flertalet SIOX-moduler har två lysdioder för kontroll av kommunikationen, en grön och en röd. Den gröna lysdioden visar, när den är tänd, att tillräcklig spänning finns över SIOX-bussen. Om den dessutom blinkar - olika snabbt beroende på vilken kommunikationshastighet centralen använder - betyder det att centraldatorn sänder information. Att den gröna lysdioden är helt släckt kan ha många orsaker, de flesta ganska självklara: SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 23 * * SIOX-bussen utsätts för kontinuerliga, kraftiga störningar, t ex genom att den blivit galvaniskt sammankopplad med andra signal- eller kraftsystem. Den kan också ha blivit jordad i mer än en punkt, så att skillnader i jordpotential leds genom bussen och överlagrar störningar på bussignalen. Sådana problem identifieras bäst med hjälp av ett oscilloskop, se nedan. Om två moduler oavsiktligt satts till samma adress, kommer bådas lysdioder att tändas, när de svarar på ett anrop från centralen. Nästan alltid skiljer sig svaren åt till centralen som identifierar ett fel, sänder om och slutligen anser att modulen på denna adress är trasig. Den flyttas då ned på en lägre prioritetsnivå med glesa kommunikationsförsök, vilket syns genom att de dubbeladresserade modulerna bara gör enstaka blink med sina röda lysdioder. SIOX SYSTEMBESKRIVNING s 24 Kontrollera också att varje stig- och falltid är tillräckligt skarp, dvs < 20% av bittiden (208 µs vid 4800 bits/s). Det är svårt att få en stillastående bild när kommunikationen är komplex, men de första bittiderna efter triggningen går i allmänhet bra att identifiera. Kraftigt brum som får både "0"- och "1"-nivåerna att åka upp och ned mera än cirka 5 V indikerar jordningsfel. Kraftiga snabba spikar, som är kortare än bittiderna, är tecken på att bussen störs kapacitivt eller induktivt från andra ledningar eller magnetfält. Även om SIOX-bussen har mycket större störmarginaler än de flesta andra kommunikationsledningar bör sådana problem korrigeras genom skärmning, tvinning eller annan förläggning av ledningen. Busslyssnare I SIOX-systemet finns olika terminalmoduler med knappsats och display som även kan användas för att "spionera" på busskommunikationerna (P10 och M11). På displayen visas då ett utsnitt av kommunikationerna, antingen alla under en viss tid eller bara de som sänds till en viss station, se respektive manual. Eftersom bussen är bidirektionell visas alla signaler till och från modulerna och felaktiga tecken till följd av störningar indikeras. En sådan busslyssnare kan anslutas till bussen överallt, eftersom den inte kräver extra matningsspänning. En vanlig PC-dator kan också användas som busslyssnare med hjälp av en extra K32 inställd på 0 mA busström och särskild programvara. Fördelen jämfört med SIOX terminalmoduler är att ett större kommunikationsavsnitt kan inspekteras, men bärbarheten för utrustningen blir sämre. Oscilloskop Ett oscilloskop kan anslutas över bussen för att kontrollera störnivåer etc. Om oscilloskopet är skyddsjordat skall man först ansluta bara probspetsen till ena parten för att se vilken ledare som eventuellt är kopplad till jord och vilken som för positiva spänningar. Säkrast är att använda ett oscilloskop utan jordning. Nu kan nivåerna för "1", typiskt 24 V, och "0" kontrolleras. Observera att "0"sändningar från en station ligger på cirka 4 V, medan centralens "0"sändningar går till cirka 1 V från jord. Vid långa bussledningar kan "0"-nivån ligga betydligt högre beroende av i vilken ända av bussen man mäter. Även "1"-nivån kan variera, dels om likspänningen är dåligt filtrerad så att nivån svävar upp och ned ett par volt, och dels om bussen är hårt belastad så att varje "1" lutar snett uppåt höger på skärmen. Sammanfattningsvis Tänk på att de flesta fel som uppstår har en trivial orsak som att matningsspänning saknas eller att ledningen är avbruten eller kortsluten. Sådana fel kan nästan alltid identifieras enbart med hjälp av de två lysdioderna på modulerna. Telefrang AB, Varbergsgatan 8, 412 65 Göteborg Tel 031-403060, Fax 031-402025, E-mail [email protected]
© Copyright 2024