计算机控制系统通信电缆试验分析
计算机通信电缆属于通信规约物理层,它是数据传输的介质,其电阻及线间电容对数据传输影响非常大。数据传输分为电流型与电压型两种,电流型抗干扰能力强,受线路电阻影响大,受线间电容影响较小,它要由恒流源来驱动。电压型其电流较小,受电阻影响较小,受线间电容影响较大,因为线间电容充放电会使波形发生畸变。传输速率越高,线间电容影响越大。
通信电缆采用屏蔽电缆后,屏蔽层可以有效防止外部干扰,也可以防止数据传输过程中对外界引起的干扰。由于其传输信号很弱,对外干扰很小,屏蔽层主要防止外部对数据传输引起干扰。屏蔽层接地一直是一个有争议的问题。电力装置的继电保护和自动装置设计规范(GB50062-92)规定电缆的屏蔽层应两端接地,有些资料介绍屏蔽电缆屏蔽层连接后一端接地。
计算机通信应采用网线,屏蔽双绞线或计算机用屏蔽电缆。网线与屏蔽双绞线在工业控制现场因施工条件限制较少采用。RVVP屏蔽电缆因为有护套便于铺设,但因其线间电容较大,只能用于波特率比较低的短距离通信。
CAN总线一般可以带64个以上单元。通信距离可达1公里,有资料介绍可达10公里。带单元多少主要取决于通信口的驱动能力与输入阻抗。通信距离与波特率有关,波特率越高,通信距离越短。远距离通信可在中间安装中继器,中继器需要供电电源,设计时要注意。
现场出现的问题与实验室实验结果都发现,单元越过一定数量时,最后几个通信异常,但很快可以恢复,现将实验室试验结果分析总结如下:
1 通信距离为5米,波特率为20K时,超过15个单元。最后几个通信有时出现异常。但一般在1到3秒内又恢复正常。波特率提高到50K时,后几个单元出现通信异常几率变化不大。波特率提高到125K时、250K、500K,通信异常几率变化有所增加。由于通信距离只有5米,波特率变化对通信的影响不大。
2 试验证明:平衡电阻对通信有一定影响,一般120~240欧效果较好。
3 采用RVVP-2×1.0通信线,距离为300米,波特率为250K时不通信,调整平衡电阻无效。波特率降为125K时开始通信但不正常。波特率降为50K与20K时,带15个单元,最后几个通信异常,但很快又恢复正常,调整平衡电阻,略有改善。但不能根除。50K时比20K时出现异常次数减少。
4 采用RVVP-2×1.0通信线,距离增加到700米,波特率为125K时不通信。调整平衡电阻也无效,波特率降为50K与20K时,带15个单元最后几个通信异常但很快又恢复正常,调整平衡电阻,略有改善。但不能根除。50K时比20K时出现异常次数减少。
总结分析:
1 300米,250K与700米时125K时无通信,调整平衡电阻也无效,分析认为线间电容随着电缆长度增加而增大,波形发生起崎变增大,通信波特率就要降低。
2 300米,125K与700米50K时可以通信,但后几个通信异常又很快恢复。因为只是后几个出现异常,调整平衡电阻改善不大,可见线间电容还存在一定影响。
3 试验发现,出现通信异常后,最快不到1秒恢复正常,最长达数秒。软件应在通信异常不超过1到两秒不弹出窗口,超过时才弹出窗口,恢复正常后自动关闭窗口。