Wstęp
TCF-142 to popularne urządzenia zapewniające konwersję interfejsu szeregowego RS-232/422/485 na światłowód. W artykule omówię uruchomianie komunikacji z wykorzystaniem urządzeń TCF-142 oraz przybliżę w jaki sposób można diagnozować urządzenie w przypadkach, gdy komunikacja nie działa.
Najważniejsze informacje na temat konwerterów z serii TCF-142
Urządzenia z serii TCF-142 są urządzeniami niezarządzalnymi. Urządzenia konfiguruje się jedynie za pomocą przełączników DIP-switch, które zostaną omówione w dalszej części artykułu. TCF-142 nie konwertuje standardów szeregowych na standard TCP/IP. W związku z tym w torze komunikacyjnym po stronie światłowodu nie może występować żaden switch Ethernet bądź inne urządzenie pracujące w standardzie TCP/IP (np. serwer portów szeregowych, konwerter światłowód/skrętka itp.). Urządzenia TCF-142 mogą współpracować jedynie z innymi konwerterami TCF-142 bądź z konwerterami z serii ICF-1150.
Spis treści
Uruchomienie – checklista
Poniżej przedstawiam krótką listę wskazówek, która powinna pomóc w skutecznym uruchomieniu komunikacji z wykorzystaniem urządzeń TCF-142. Rozwinięcie każdego z punktów znajduje się w dalszej części artykułu.
Aby uruchomić komunikację z wykorzystaniem urządzeń TCF-142 należy:
1. Ustawić odpowiedni interfejs szeregowy za pomocą przełączników DIP-switch i prawidłowo podłączyć urządzenie/urządzenia po stronie szeregowej
2. Za pomocą przełączników DIP switch ustawić topologię (punkt-punk lub pierścień) oraz prawidło podłączyć urządzenia po stronie szeregowej. Należy pamiętać o:
- stosowaniu światłowodów zgodnych ze specyfikacją dla urządzeń TCF-142
- stosowaniu światłowodów ze szlifowaniem prostym (UPC)
- w torze światłowodowym nie można stosować urządzeń komunikujących się w standardzie TCP/IP (switche, serwery portów szeregowych itp.)
3. Włączyć zasilanie wszystkich urządzeń (zasilanie urządzeń TCF-142: 12-48VDC, pobór mocy ok 2W) i sprawdzić, czy działa komunikacja.
4. Jeżeli komunikacja nie działa a mamy pewność, że pierwsze 3 punkty zostały zrealizowane prawidłowo, należy ręcznie ustawić parametry transmisji za pomocą przełączników DIP-switch wewnątrz urządzeń TCF-142 - szczegóły w dalszej części.
Konfiguracja i podłączenie interfejsu szeregowego
Do konfiguracji interfejsu wykorzystywane są przełącznik DIP Switch SW1 i SW2. Można ustawić interfejs RS-232, RS-422, RS-485 2W lub RS-485 4W. Oprócz ustawienia właściwego interfejsu należy również prawidłowo połączyć urządzenia TCF-142 z urządzeniami końcowymi - poniżej przedstawiam schematy połączeń dla każdego interfejsu. Możliwe jest skonfigurowanie różnych interfejsów dla urządzeń TCF-142 pracujących w ramach tej samej topologii (czyli np. jeden TCF-142 z podłączonym interfejsem RS-232, drugi TCF-142 z interfejsem RS-485 2W). Należy jednak pamiętać, że wszystkie urządzenia muszą mieć identyczne ustawienia parametrów transmisji szeregowej (baudrate, bity danych, parzystość, bity stopu). W przypadku gdy mamy ustawiony interfejs RS-232 należy wyłączyć rezystor terminujący (SW3: OFF). Jeżeli stosujemy transmisję różnicową - RS-422 lub RS485-2W/4W zaleca się włączyć rezystor terminujący (SW3:ON) przy czym należy zaznaczyć, że terminacja powinna być zastosowana na obu końcach magistrali.
W większości przypadków urządzenia TCF-142 automatycznie wykryją parametry transmisji szeregowej. Czasami jednak trzeba te parametry ustawić ręcznie - ustawienia te omawiam w ostatnim paragrafie.
Topologia
Konwertery TCF-142 mogą pracować w topologii punkt-punkt lub w topologii pierścienia. Niezależnie od stosowanej topologii należy pamiętać o:
- stosowaniu światłowodów z końcówkami ze szlifowaniem prostym (UPC, PC)
- niezależnie od stosowanej topologii, sygnał wyjściowy światłowodu (Tx) łączymy po stronie zdalnej do wejścia światłowodowego (Rx)
- łączeniu z urządzeniami, które konwertują bezpośrednio interfejs szeregowy na światłowód (urządzenia z serii TCF-142, serii ICF-1150).
- w torze komunikacyjnym (po stronie światłowodu) nie mogą występować urządzenia komunikujące się w standardzie TCP/IP (switche, serwery portów szeregowych itd.)
Połączenie punk-punkt
Połączenie punkt-punk to najczęściej spotykana topologia w przypadku urządzeń TCF-142. W celu prawidłowego zesawienia komunikacji w tej topologi należy:
- Ustawić przełączniki SW4 w pozycji OFF w obu urządzeniach TCF-142 (przełączniki DIP-switch obok złącza światłowodowego), jak na poniższym zdjęciu:
- Prawidłowo połączyć urządzenia TCF-142 (odpowiedni dla danego modelu rodzaj światłowodu, końcówki ze szlifowaniem prostym UPC, połączenie Rx -> Tx, Tx<- Rx; jak na poniższym schemacie):
Połączenie w topologii pierścienia
Topologia pierścienia umożliwia połączenie wielu urządzeń szeregowych, najczęsciej tego typu połączenie stosuje się w aplikacjach np. w przypadku protokołu Modbus RTU, gdzie mamy jedno urządzenie odpytujące (Modbus RTU Master) i urządzenia, które odpowiadają na zapytania (urządzenia Modbus RTU Slave). Aby zrealizować topologię "Ring" należy:
- Ustawić przełączniki SW4 w pozycji ON we wszystkich urządzeniach TCF-142 pracujących w pierścieniu:
- Prawidłowo połączyć urządenia (połączenie sygnałów w sąsiednich urządzeniach TCF-142 sygnałów Tx -> Rx, tak, aby finalnie utworzyć topologię pierscienia, jak na poniższym schemacie). Połączenia są realizowane za pomocą pojedynczego włókna światłowodowego (brak redundancji), należy pamiętać o stosowaniu światłowodów kompatybilnych z wykorzystywanymi modelami urządzenia TCF-142, ze szlifowaniem prostym.
W toplogii pierścienia należy pamiętać, że niezależnie od tego czy stosujemy światłowód jednomodowy czy wielomodowy, łączna długość połączeń światłowodowych nie powinna przekroczyć 100km.
Specyfikacja światłowodów
Diagnostyka
Dla urządzeń TCF-142 dostępna jest diagnostyka wizualna z wykorzystaniem diod sygnalizacyjnych. Diody działają następująco:
PWR: świeci na czerwono, gdy urządzenie jest prawidłowo zasilone
Fiber Tx: mruga na zielono, gdy TCF-142 odbiera dane na interfejsie szeregowym i wysyła te dane przez światłowód do urządzenia zdalnego
Fiber Rx: mruga na pomarańczowo, gdy TCF-142 odbiera dane przez światłowód od urządzenia zdalnego, odebrane dane są od razu wysyłane na interfejs szeregowy danego urządzenia TCF-142
Należy podkreślić, że diody Fiber Tx oraz Fiber Rx mrugają tylko wtedy, gdy jest transmisja danych (jeżeli urządzenie TCF-142 nie odbiera/ nie wysyła danych szeregowych, to również diody Fiber Tx / Fiber Rx pozostaną nieaktywne).
Jeżeli diody Fiber Tx / Fiber Rx świecą światłem ciągłym - najczęściej oznacza to nieprawidłowe połączenie sygnałów interfejsu RS-485 2W (zamieniona D+ podłączone do D-, D- do D+).
Ręczne ustawienie parametrów transmisji szeregowej
W większości przypadków urządzenia TCF-142 prawidłowo rozpoznają parametry transmisji szeregowej. Czasami jednak są problemy w tym zakresie. Rozwiązaniem jest ręczne ustawienie parametrów transmisji szeregowej. Jeżeli decydujemy się na to rozwiązanie, powinniśmy je zastosować we wszystkich urządzeniach TCF-142 pracujących w danej aplikacji. W celu konfiguracji parametrów trasmisji należy wyłączyć zasilanie, zdjęć obudowę (trzeba wykręcić dwie śrubki po bokach urządzenia oraz wyciągnąć terminale przyłączeniowe) i ustawić parametry transmisji za pomocą przełączników DIP-switch.
Wykorzystywane przełączniki mają następujące znaczenie:
- Pin 1: określa, czy paramery transmisji są wykrywane automatycznie (OFF) czy są ustawione ręcznie (ON)
- Pin 2, Pin 3, Pin 4: określają ila bitów ma ramka szeregowa: UWAGA: należy uwzględnić: bit startu, bity danych, bit parzystości (jeżeli jest ustawiona) oraz bit (bądź dwa bity) stopu. Przykładowo, dla bardzo popularnej ramki 8N1 należy ustawić 10 bitów (informację, jak to zrobić, można znaleź w poniższej ramce) = 1 bit startu + 8 bitów danych + 0 bitów (parzystość = NONE) + 1 bit stopu
- Pin 4 - Pin 9: służą do określenia prędkości transmisji (baudrate)
Znaczenie poszczególnych przełączników wewnątrz obudowy urządzenia TCF-142 określa poniższa tabela.
Na poniższym zdjęciu przedstawiam przykładową konfigurację ręccznego ustawienia parametrów transmisji szeregowej. Ustawiłem następujące parametry: ramka 8N1 (8 bitów danych, bez parzystości, 1 bit stopu), baudrate 9600 bps:
- Pin 1: ON (włączenie ręcznego ustawiania transmisji)
- ramka 10 bit (1 bit startu + 8 bitów danych + 1 bit stopu), Pin 2 - Pin 4: ON, ON, OFF
- 9600 bps, (Pin 5 - Pin 9): OFF, ON, OFF, OFF, ON
Podsumowanie
Artykuł omawia praktyczne uruchomienie konwerterów Moxa TCF-142, służących do konwersji interfejsów RS-232/422/485 na światłowód. Przedstawiono najważniejsze zasady konfiguracji DIP-switch, podłączenia interfejsów szeregowych, doboru topologii punkt-punkt lub pierścienia oraz podstawową diagnostykę z wykorzystaniem diod LED. Materiał zawiera również wskazówki dotyczące ręcznego ustawienia parametrów transmisji szeregowej w sytuacjach, gdy automatyczne wykrywanie nie działa prawidłowo.
