224 kb - Telefrang AB

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 info@telefrang.se