RS-232-Kommunikation mit einem Alicat
Das RS-232-Protokoll ist die Standardmethode für die Kommunikation mit Alicat-Geräten. Obwohl die Geräte auch mit einer Vielzahl anderer Protokolle (RS-485, PROFIBUS, EtherCAT, Modbus RTU oder TCP/IP, DeviceNet, PROFINET und EtherNet/IP) konfiguriert werden können, bleibt der bewährte RS-232-Kommunikationsstandard die bevorzugte Methode für die Steuerung und das Auslesen von Alicats.
Der nicht ganz so normale RS-232-Standard
Das RS-232-Protokoll wurde ursprünglich vor über 50 Jahren, im Jahr 1960, eingeführt. Der Hauptgrund dafür, dass RS-232 so lange überlebt hat, ist, dass es sich um ein nützliches, rudimentäres Signal mit relativ lockeren Betriebsrichtlinien handelt.
1962 war die einzige Anwendung für die RS-232-Kommunikationsnorm die Verbindung zwischen elektromechanischen Schreibmaschinen und ihren Host-Mainframes/Modems, allgemein als "Teletype"-Systeme bekannt. Als später fortschrittlichere elektronische Maschinen entwickelt wurden, führten proprietäre Anpassungen zu nicht standardisierten Pin-Belegungen, Steckern und Signalspannungspegeln. Die ursprüngliche Spezifikation sah zum Beispiel einen DB-15-Stecker vor, aber in den letzten 30 Jahren haben die meisten RS-232-Produkte stattdessen einen DB-9-Stecker (technisch DE-9M genannt) verwendet.
Wie funktioniert das?
Die über die RS-232-Leitungen gesendeten Daten bestehen einfach aus positiven (+) und negativen (-) Spannungsimpulsen im Verhältnis zu einem Massebezug. Eine Gruppe von +/- Impulsen, die von einem Gerät gesendet wird, wird vom empfangenden Gerät sorgfältig getaktet und dann mit Hilfe der angeschlossenen Hardware dekodiert.
Das RS-232-Protokoll wird nicht für Zeichenkodierung, Abstände, Startbits, Stoppbits, Bitreihenfolge, Fehlererkennung, Bitübertragungsrate usw. verwendet. Vielmehr werden sie von den angeschlossenen Schaltkreisen des Benutzers festgelegt. In der Regel handelt es sich dabei um eine serielle Kommunikationsschnittstelle und die zugehörigen Chips und Transistoren.
Der COM-Anschluss verarbeitet die Impulse im Namen des angeschlossenen Computers oder Peripheriegeräts. Als Referenz muss ein RS-232-System von einem Gerät (an seinem Tx-Pin) zu einem empfangenden Gerät (an seinem Rx-Pin) senden und umgekehrt. Bei einem RS-232-Dreileitersystem sollten Sie nicht Tx mit Tx oder Rx mit Rx verbinden.
Der einzige Stift, der direkt angeschlossen ist, ist der Erdungsstift, der beiden Enden einen gemeinsamen Referenzpunkt gibt, von dem aus die Impulse gemessen werden können. Jeder RS-232-Treiber arbeitet mit Inversionslogik und verwendet eine einseitige, bipolare Ausgangsspannung, die an einen UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) weitergeleitet wird. Da das System über drei Drähte und zwei getrennte Kommunikationskanäle verfügt, wird es als "Vollduplex"-System bezeichnet. Daten können zur gleichen Zeit gesendet und empfangen werden.
Wie Alicat RS-232 verwendet
Der RS-232-Standard" ist ziemlich lose, wie verwendet Alicat ihn also? Neben dem allgegenwärtigen DB-9 und dem "Standard"-Stecker DB-15 kann Alicat die RS-232-Kommunikation über jeden angebotenen Stecker anbieten. Dazu gehören DB-15, 6-polige industrielle Verriegelungsstecker und die standardmäßige 8-polige miniDIN-Buchse.
Biegen der Regeln für Signalpegel und Polarität
Die wirkliche Abweichung von der Norm liegt in der Art und Weise, wie Alicat die Signalpegel ausgenutzt hat, so dass mehrere Geräte am selben COM-Port arbeiten können. Da Alicat-Geräte keine negativen Spannungen erzeugen, ist eine herkömmliche +/- 15 V RS-232 nicht möglich. Glücklicherweise kann ein rein positiver Impuls von +5 V erzeugt werden, um eine RS-232-Wellenform zu replizieren (logisch hoch 'mark' vs. logisch niedrig 'space'), die von 99% aller heute verwendeten UARTs gelesen werden kann.
Die seriellen UART-Ports werden nicht mehr verwendet und wurden durch USB-Seriell-Wandler ersetzt. Heute wird üblicherweise der FTDI-Chipsatz verwendet, um den COM-Port zu replizieren. Das einzigartige Signalprofil von Alicat ist auch mit diesen Geräten vollständig kompatibel.
Verwendung von bis zu 26 Geräten an einem einzigen seriellen COM-Anschluss
Alicat hat auch einen Workaround entwickelt, der es ermöglicht, bis zu 26 Geräte gleichzeitig an einem einzigen seriellen COM-Port zu betreiben. Der technische Begriff für diese Fähigkeit ist "Multi-Drop"-Kommunikation und wird von allen Alicat-Geräten unterstützt, die mit serieller Kommunikation (RS-232 oder RS-485) ausgestattet sind.
Bei der Multi-Drop-Kommunikation ist jedes Gerät in der Leitung so konfiguriert, dass es einen eindeutigen Kennbuchstaben (A-Z) hat, und jedes Gerät hört auf die gesendeten Befehle. Obwohl jedes Gerät auf die Befehle hört, akzeptiert und antwortet ein Gerät nur, wenn der Befehl mit dem eindeutigen Kennbuchstaben des Geräts beginnt. Das bedeutet, dass Sie drei Durchflussregler an dieselben drei Drähte anschließen können (elektrisch parallel) und dann die aktuelle Durchflussrate an Gerät "A" ablesen und "B" einen neuen Sollwert geben, und das Zählwerk auf 'C' zurücksetzen.
Schlussfolgerung
Obwohl der RS-232-Kommunikationsstandard so alt ist, dass er in der Smithsonian Institution seinen Platz gefunden hat, wird er immer noch häufig für alle Arten von computergestützten Systemen verwendet, die mit verschiedenen peripheren Komponenten kommunizieren müssen. Durch die Verwendung des universellen ASCII-Zeichensatzes (American Standard Code for Information Interchange) als unsere Sprache werden Alicat-Geräte auch in Zukunft mit dem robusten, universellen und zuverlässigen RS-232-System verkauft.