Інтерфейс RS-485 в блоках живлення BVP Electronics

Одним из важным требованием к современным импульсным блокам питания является возможность удаленного управления выходными параметрами, осуществляемая с дистанционного пульта управления или компьютера. Компьютерное управление имеет ряд преимуществ, среди которых возможность создания необходимых программируемых режимов работы блока питания. Например, очень часто задача сводится к тому, что бы реализовать автоматическую работу блока питания: когда в зависимости от времени работы проставляются нужные выходные параметры, а по завершению работы блок отключается.

Компания BVP Electronics внедрила промышленный порт RS-485 в свои блоки питания. Главное отличие RS-485 от также широко распространенного RS-232 — возможность объединения нескольких устройств. RS-485 — это номер стандарта, впервые принятого Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Сейчас этот стандарт называется TIA/EIA-485 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems (Электрические характеристики передатчиков и приемников, используемых в балансных цифровых многоточечных системах).

Интерфейс RS-485 обеспечивает обмен данными между несколькими устройствами по одной двухпроводной линии связи, обеспечивая передачу данных со скоростью до 10 Мбит. Максимальная дальность зависит от скорости: при скорости 10 мбит максимальная длина линии — 120 м, при скорости 100 кбит — 1200 м. При этом возможно подключить на одну такую линию до 32 блоков питания. Обмен данными между устройствами происходит по принципу "ведущий"-"ведомый": одно устройство на магистрали является ведущим (сам компьютер или промышленный контроллер) и инициирует обмен данными путем отправки запросов блокам питания, которые различаются логическими адресами. При этом используются протоколы Modbus ASCII и Modbus RTU.

BVP Controller - это программа для управления блоками питания BVP Electronics с компьютера/ноутбука под операционной системой Microsoft Windows. Так как в современных ПК отсутствует порт RS-485, то для работы программы необходим специальный переходник USB-RS485, который из обычного USB-порта компьютера делает промышленный порт RS-485, при этом системе он виден как COM-порт.

Рис. 1. Переходник USB-RS485 с кабелем для подключения к блоку питания BVP Electronics

При первом подключении такого устройства необходимо установить драйвер для него (идет в архиве вместе с программой). После того, как устройство будет успешно установлено в системе, можно запускать и саму программу. Окно программы состоит из набора вкладок, каждая из которых обозначает один блок питания. Путем добавления и удаления этих вкладок можно управлять количеством подключенных блоков питания к компьютеру. Каждая вкладка состоит из 3 частей: текущее состояние параметров блока питания, график работы блока питания, а также элементами управления блоком питания. Для работы с блоками питания необходимо выбрать правильный COM-порт, который соответствует переходнику USB-RS485, а также настроить обмен данными: выбрать протокол (ASCII или RTU) и скорость работы. Точно такие же параметры необходимо проставить и в меню блоков питания (по умолчанию выбран протокол RTU, скорость работы 9600 бод, а логический номер устройства - 15). После корректной настройки в программе должна отобразится информация о блоке питания и активироваться элементы управления им.

Рис. 2, 3, 4. Внешний вид программы BVP Controller

В окне состоянии выводится логический номер и полное название блока питания, его текущие параметры (включен/выключен и режим стабилизации), значения тока и напряжения, лимиты тока и напряжения, а также информация с дополнительных модулей (таймер/секундомер, счетчик ампер-часов, ваттметр, термометр и т.д.), если они есть.

На графике (протоколе) работы отображается история работы блока питания в виде графиков тока, напряжения, лимита тока, лимита напряжения и режима стабилизации. До 3 минут график рисуется ежесекундно, а после этого времени делится на 2 части: слева отображается график с шагом в 60 секунд, а справа - посекундный график за последнюю минуту работы. Такое решение предназначено для длительных многочасовых работ. Также ниже графика есть переключатели, позволяющие убирать ненужную информацию с графика.

Элементы управления блоком питания состоят из двух частей. Первая позволяет включать и выключать блок питания, устанавливать новые лимиты тока и напряжения, а также настраивать дополнительные модули блока питания (если они есть). Вторая часть - автоматическая работа блока питания по файлу-задаче.

Файл-задача - это текстовый файл, в котором прописываются нужные параметры блока питания в зависимости от времени работы. Такой файл создается из "базовой" excel-таблички путем сохранения ее в в csv-формате. Затем загружается в программу кнопкой "Открыть файл" - при этом на графике отобразится запланированный график работы и активируется кнопка "Старт", с помощью которой можно запустить работу блока по загруженному файлу.

Рис. 5, 6, 7. Работа программы по файлу-задаче

Каждая строка в табличке соответствует определенному времени работы, на котором нужно изменить выходные параметры блока. Рассмотрим содержимое файла. Первая строка - для комментариев, игнорируется программой. Вторая строка - описание процесса, которая начинается с символа #. Программы отобразит это описание выше графика работы, что бы пользователь понимал, какой файл загружен на данный момент. Третья строка позволяет корректировать отображение графика - убирать с него ненужные величины, проставляя параметрам значение 0. И, начиная с 4-ой строки, начинается таблица с описанием изменений параметров блока, в зависимости от времени: в первой колонке указывается время работы в секундах, во второй - лимит тока в амперах, в третей - лимит напряжения в вольтах и в четвертой - включен (1) или выключен блок (0). Количество строк в файле не ограничено. Первая метка по времени должна начинаться с нуля, а лимиты тока и напряжения указывается либо целым числом, либо с десятыми/сотыми через точку. В случае ошибок программа выдаст соответствующее предупреждения с номером "проблемной" строки. После старта график работы будет обновляться, отображая реальные значения тока и напряжения, а также текущий режим стабилизации. Курсором мыши можно пройтись по всему временному промежутку и чуть ниже увидеть все параметры блока на выбранный момент времени.

Все настройки (размер и положение программы, количество вкладок, выбранный порт/протокол и скорость работы) программа сохраняет в операционной системе компьютера, потому при последующих запусках дополнительных настроек не потребуется. В случае отсутствия com-портов в компьютере, программа сообщит об этом и завершит работу.

Список серий блоков питания, оснащенных портом RS-485:

• BVP timer/ampere;
• BVP TFT (с выходной мощностью >= 900 ватт);
• BVP Prof;
• BVP Prof One.

Также, программа может работать с портом RS-232 c источниками питания серии BVP RS-232, но только с датой выпуска источника после декабря 2017 года. С блоками питания, выпущенными до этой даты можно воспользоваться программой "Контроллер".

В архиве с программой BVP Controller идут: сам запускающий файл программы, драйвер для переходника, базовый эксель-файл для генерации csv-файлов и готовая файл-задача для примера.