門禁管理系統(tǒng)中串行RS232、RS485、CAN總線及TCP/IP等傳輸形式

發(fā)布時間:2024-07-29
在聯(lián)網(wǎng)式門禁管理系統(tǒng)中,通常要實現(xiàn)實時現(xiàn)場通信。由于門禁控制器本身存儲容量和數(shù)據(jù)處理能力都比較低,所以一般情況下要通過通信手段使它與上位機(圖1單門門禁管理系統(tǒng)結構圖中的pc)相連,把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C進行數(shù)據(jù)處理。同樣,上位機也要向控制器下傳控制信息,以實現(xiàn)實時顯示和監(jiān)視事件的發(fā)生。傳輸部分就是實現(xiàn)上位機與控制器之間的信息交換,一般來講現(xiàn)在的信息傳輸方式種類繁多,在計算機控制系統(tǒng)中使用較多的有:并行通信、串行通信、無線通信等等,在門禁管理系統(tǒng)中主要使用的傳輸形式:串行rs232、rs485、can總線及tcp/ip等。
(1)rs232總線
串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳輸信息,所用的傳輸線少,并且可以借助現(xiàn)成的電話線進行信息傳輸,因此,特別適合于遠距離的傳輸。不管是與計算機相近的硬盤、掃描儀、投影儀,還是在多臺微機組成的多級分布控制系統(tǒng),串行通信方式都比較常見。在串行通信方式中通信設備雙方的接口稱為串行接口,為了實現(xiàn)信息的傳輸共同遵守的約定稱為串行接口標準。串行接口標準的出現(xiàn)同樣的方便了計算機與終端、外設的信息傳輸,方便設備制造廠商的規(guī)模化生產(chǎn)。目前我們使用的串行接口標準有以下幾種:rs232、rs422、rs485。
rs232標準最初是為遠程通信連接數(shù)據(jù)終端設備dte與數(shù)據(jù)通信設備dce制定的,其傳輸距離最大約為15m,最高速率為20kb/s,在rs232標準中數(shù)據(jù)的接受或發(fā)送都是基于數(shù)據(jù)終端設備dte而言。而現(xiàn)在rs232接口標準被廣泛使用于計算機通信中,標準經(jīng)過使用和發(fā)展,目前已經(jīng)有幾種,但都是在rs232標準的基本上經(jīng)過改進而形成的。rs232c標準是美國eia(電子工業(yè)聯(lián)合會)與bell等公司一起開發(fā),于1969年公布的通信協(xié)議。rs232c標準的全稱是eia- rs232c標準,其中eia前面已介紹,rs(recommended standard)代表推薦標準,232是標識號,c代表rs232的最新一次修改(1969年)。目前在一般pc上的com1、com2接口,就是rs232c接口。由于rs232c并未定義連接器(即圖1中通信轉換器)的物理特性,因此,出現(xiàn)了db-25、db-15、db-9各種類型的連接器,其引腳的定義也各不相同,下面分別介紹兩種較為常用的連接器:9針串口(db-9)如圖 3.1.9 和25針串口(db-25),見表1 db-9和db-25常用引腳說明 ,在實踐應用中串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接受數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送數(shù)據(jù)針腳就能實現(xiàn),實現(xiàn)方法是:接受腳和發(fā)送腳直接用線相連,地線相連即可,如兩個db-9口相連,由下表可知只要兩2、3引腳交叉相連,5號引腳相連就可現(xiàn)實數(shù)據(jù)的傳輸。
由于rs232接口標準抗干擾能力差、傳輸速率低(≤20kb/s)、傳輸距離短(<20m)。為了實現(xiàn)在更高效、更遠距離的傳輸,eia在rs232c的基礎上于1978年推出了rs422a標準。rs422a標準采用了雙線傳輸,大大增強了抗干擾能力,因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達10mb/s(傳輸距離為15m);若傳輸速率降到90kb/s時,則最大距離可達1200m;同時rs422a標準也保持與rs232c的兼容。
表1 db-9和db-25常用引腳說明
9針串口(db-9) 25針串口(db-25)
針號
功能說明
縮寫
針號
功能說明
縮寫
1
數(shù)據(jù)載波檢測
dcd
8
數(shù)據(jù)載波檢測
dcd
2
接受數(shù)據(jù)
rxd
3
接受數(shù)據(jù)
rxd
3
發(fā)送數(shù)據(jù)
txd
2
發(fā)送數(shù)據(jù)
txd
4
數(shù)據(jù)終端準備
dtr
20
數(shù)據(jù)終端準備
dtr
5
信號地
gnd
7
信號地
gnd
6
數(shù)據(jù)設備準備好
dsr
6
數(shù)據(jù)設備準備好
dsr
7
請求發(fā)送
rts
4
請求發(fā)送
rts
8
清除發(fā)送
cts
5
清除發(fā)送
cts
9
振鈴指示
dell
22
振鈴指示
dell
(2)rs485總線
rs485標準與rs422a標準類似,是一種平衡傳輸方式的串行接口標準,與rs422a兼容;其特點是抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠。在采用雙絞線、不用調(diào)制解調(diào)器(modem)的情況下,在100kb/s的傳輸速率時,可傳輸1200m,若傳輸速率為9600 kb/s,則傳輸距離可達1500m,其允許的最大傳輸速率為10mb/s,距離為15m,目前rs485標準已在許多方面得到應用,尤其是在多點通信系統(tǒng)中,如工業(yè)集散分布系統(tǒng)、商業(yè)pos收款機和門禁管理系統(tǒng)中應用很多,是一個很有發(fā)展前景的串行通信接口標準。下面是以上三種串行接口標準的對比表。
在以上的三種串行傳輸方式中,通過下表對比我們可以清楚地看到rs485標準不管是從傳輸有效距離的長短(400ft)還是網(wǎng)絡節(jié)點收發(fā)數(shù)(1收、32發(fā))上性能都優(yōu)于其余兩種串行傳輸方式,所以在門禁管理系統(tǒng)工程中多采用rs485標準作為信息傳輸?shù)男问剑?85標準的單門門禁如圖.1 ,如要實現(xiàn)多門或聯(lián)網(wǎng)門禁,我們可在此基礎進行相應組件的安裝即可,例如要現(xiàn)實四門控制,我們只需要在此基礎上增加一四門控制器與485總線相連即可。
表2 rs232、rs422、rs485電氣參數(shù)對比
規(guī)定 rs232
rs422
rs485
can總線
成本
較低
較低
較低
較低
節(jié)點數(shù)
1收、1發(fā)
1收、10發(fā)
1收、32發(fā)
1收、多發(fā)
最大傳輸電纜長度
50ft
400ft
400ft
49212ft
最大傳輸速率
20kb/s
10mb/s
10mb/s
1 mb/s
總線利用率




通訊失敗率




節(jié)點錯誤的影響
影響整個網(wǎng)絡
影響整個網(wǎng)絡
影響整個網(wǎng)絡
無任務影響
網(wǎng)絡調(diào)試
較難
較難
較難
容易
開發(fā)難度




后期維護成本




(注:ft為feet縮寫中文為英尺,1 英寸 =2.5400 cm,1 英尺 =12 英寸=0.3048米)
(3)can總線
can-bus(controllerareanetwork)即控制器局域網(wǎng),是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一,現(xiàn)廣泛應用到各個自動化控制系統(tǒng)中。例如,在汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等各領域。
can-bus是一種多主方式的串行通訊總線,具有高的位速率,高抗電磁干擾性,而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10km時,can-bus仍可提供高達5kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。
表 3 can總線通訊距離與波特率關系表
通訊波特率(kbps) 1000
500
250
125
100
50
20
10
最大距離(m)
40
130
270
530
620
1300
3300
6700
can_bus具有高抗干擾能力、多主結構、可靠的出錯處理機制、節(jié)點在嚴重錯誤的情況下自動退出總線等特點,使can_bus總線在門禁系統(tǒng)中具有很強的優(yōu)勢。在can_bus門禁系統(tǒng)中采用雙絞線作為傳輸介質,網(wǎng)絡連接采用總線連接方式。
(4)tcp/ip形式
通過上面內(nèi)容的學習,我們知道在傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)型門禁管理系統(tǒng)中我們多采用485聯(lián)網(wǎng)門禁,但伴隨著以太網(wǎng)技術的出現(xiàn)及迅速發(fā)展,如今以太網(wǎng)的應用十分廣泛,在公司、工廠、學校、寫字樓我們都見其身影,因其巨大的網(wǎng)絡基礎、完善的通信線路,所以門禁管理系統(tǒng)工程在控制門數(shù)多、范圍較廣的情況下,多采用以太網(wǎng)傳輸線路來實現(xiàn)門禁控制信息的傳輸,一般我們把以以太網(wǎng)為基礎并采用tcp/ip 通訊方式的聯(lián)網(wǎng)型門禁管理系統(tǒng)簡稱為tcp/ip 網(wǎng)絡型門禁。下圖為典型的tcp/ip 網(wǎng)絡型門禁管理系統(tǒng)拓撲結構,用于單門控制,在此基礎上進行擴展比較簡單、方便,只需增加交換機、門禁控制器及相應的組件并與傳輸線路相連即可。
如圖10所示,圖中和交換機相連部分表示以太網(wǎng)傳輸線路,可由電纜、雙絞線或光纖等傳輸介質實現(xiàn),不同的傳輸介質會導致以太網(wǎng)傳輸性能的不同,那我們在具體的門禁工程施工中該采用何種傳輸介質呢?我們先由以太網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展談起。
以太網(wǎng)產(chǎn)生于上世紀70年代,是一種采用csma/cd(載波監(jiān)聽多路存取和沖突檢測)介質訪問控制方式的局域網(wǎng)技術,最初由xerox于1975年研制成功,并以此為基礎于1989年正式成為ieee802.3的以太網(wǎng)國際標準。在以后20多年中的發(fā)展和應用中,為了適應信息傳輸和服務的要求,在802.3的基礎不斷發(fā)展變化,產(chǎn)生了多種技術標準,其中的幾個主要標準見下表。在具體的工程實施中,對于門禁采用何種以太網(wǎng)標準,往往要從實際出發(fā),一般要遵循以下原則:滿足客戶需求、性價比高、擴展性強、安全性高。
表 4主要以太網(wǎng)標準
時間 俗稱
國際標準名稱
傳輸介質
1982年
10base5
802.3
粗同軸電纜
1985年
10base2
802.3a
細同軸電纜
1990年
10base-t
802.3i
雙絞線
1993年
10base-f
802.3j
光纖
1995年
100base-t
802.3u
雙絞線
1997年
全雙工以太網(wǎng)
802.3x
雙絞線、光纖
1998年
1000base-x
802.3z
雙絞線、光纖
2000年
1000base-t
802.3ab
雙絞線
2002年
10000base
802.3ae
光纖
2003年
以太網(wǎng)供電(poe)
802.3af
雙絞線
2003年
epon
802.3ah
光纖
(5) 通訊轉換器
通訊轉換器一般主要應用于工業(yè)控制、智能儀器儀表、食堂售飯系統(tǒng)、門禁管理系統(tǒng)、電力、交通、銀行等應用rs-232、rs-485、rs-422現(xiàn)場總線通訊的場合,用于實現(xiàn)三種不同串行傳輸方式之間的轉換,如下圖的通訊轉換器實現(xiàn)rs-232、rs-485之間的轉換。
圖1 rs232、rs485通訊轉換器
通訊轉換器在使用時,一般具有以下特點:
① 半雙工全雙工通用,可通過跳線設置通訊轉換器兩端接口的半雙工或全雙工的工作方式,。
② 只用到rs232串口rxd(接收)、txd(發(fā)送)、gnd(地)三根信號線,無須其他信號線。
上一個:流水線自動稱重滾筒秤
下一個:海洋石油工程常用的吊索具吊裝方法

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