Механическое соединение и пайка монтажных соединений

Хорошая механическая прочность и высокая электропроводность монтажных соединений обеспечивается за счёт механического крепления проводников и пайки мест соединений. Для целей предварительной подгонки и настройки, а также для контроля применяется пайка соединений встык или внахлёстку (Рисунок 2.4.1). В остальных случаях перед пайкой осуществляют следующие виды механического крепления проводников: соединение проводников при помощи колечка, скрутка проводников, соединение проводников при помощи муфточки.

Механическое крепление (фиксация) выполняется с помощью круглогубцев, плоскогубцев, пинцетов и других инструментов.

Перед пайкой паяльник, нагретый до рабочей температуры, тщательно залуживают. Операция пайки аналогична операции облуживания проводов. При проведении пайки следует избегать обильной смазки канифолью, так как это может привести к затеканию канифоли на контактные поверхности и получению ложной пайки.

Рисунок 2.4.1 Различные виды соединений проводников: 1 - встык; 2 - внахлёстку; 3, 4, 5 - при помощи колечка; 6 - скрутка монтажных проводов; 7, 8, 9, 10 - при помощи муфточки.

Спаиваемое соединение необходимо прогреть до температуры, превышающей температуру плавления применяемого припоя на 50 - 100 °С. Пайка должна быть выполнена так, чтобы из-под слоя припоя были видны контуры спаиваемых проводников, что является необходимым для контроля пайки. Образующийся на рабочей поверхности паяльника нагар необходимо периодически очищать кусочком ткани или опусканием в канифоль.

Материалы и инструменты

Для выполнения работы необходимы монтажные провода, паяльник, ланцет или нож, бокорезы, плоскогубцы, круглогубцы, припой ПОС-30, ПОС-40, ПОС-60, канифоль, мерительные приспособления.

Работа выполняется на виртуальном лабораторном стенде, обеспеченном аудиовизуальными инструктивными материалами.

Организация информационного обмена в системе автоматизации

Цель выполнения работы

Изучение особенностей организации информационного обмена в системах автоматизации на примере промышленной шины CAN.

Основные положения

Промышленная сеть CAN (Controller Area Network) была создана в конце 80-х годов фирмой Bosch как решение для распределенных систем, работающих в режиме реального времени.

Первая реализация CAN применялась в автомобильной электронике, однако сейчас CAN находит применение практически в любых типах машин и промышленных установок, от простейших бытовых приборов до систем управления ускорителями элементарных частиц. В настоящий момент CAN-протокол стандартизован в международном стандарте ISO 11898.

В качестве среды передачи в CAN используется дифференциальная линия связи - витая пара, сигналы по которой передаются в дифференциальном режиме.

Для контроля доступа к среде передачи используется метод недеструктивного арбитража.

Данные передаются короткими (максимальная длина поля данных - 8 байт) пакетами (кадрами), которые защищены контрольной суммой.

В CAN отсутствует явная адресация сообщений. Вместо этого каждый пакет снабжен полем арбитража (идентификатор + RTR-бит), которое задает приоритет сообщения в сети.

CAN имеет исчерпывающую схему контроля ошибок, которая гарантирует повторную передачу пакета, в случае возникновения ошибок передачи/приема сообщения.

В CAN существует способ автоматического устранения узла, являющегося источником ошибочных пакетов в сети.

Пример топологии сети CAN представлен на следующем рисунке (Рисунок 3.2.1).

Рисунок 3.2.1 Топология сети CAN

Каждый узел состоит из двух составляющих. Это собственно CAN контроллер, который обеспечивает взаимодействие с сетью и реализует протокол, и микропроцессор (CPU).

CAN контроллеры соединяются с помощью дифференциальной шины, которая имеет две линии - CAN_H (can-high) и CAN_L (can-low), по которым передаются сигналы.

Использование дифференциальной схемы передачи делает возможной работу CAN сети в очень сложных внешних условиях.

Логический ноль - называется доминантным битом, а логическая единица - рецессивным. Эти названия отражают приоритет логической единицы и нуля на шине CAN.

В CAN не существует явной адресации сообщений и узлов. Протокол CAN нигде не указывает что поле арбитража (Identification field + RTR) должно использоваться как идентификатор сообщения или узла. Таким образом, идентификаторы сообщений и адреса узлов могут находится в любом поле сообщения (в поле арбитража или в поле данных, или присутствовать и там, и там). Точно также протокол не запрещает использовать поле арбитража для передачи данных.

Утилизация поля арбитража и поля данных, и распределение адресов узлов, идентификаторов сообщений и приоритетов в сети является предметом рассмотрения так называемых протоколов высокого уровня (HLP - Higher Layer Protocols). Название HLP отражает тот факт, что протокол CAN описывает только два нижних уровня эталонной сетевой модели ISO/OSI, а остальные уровни описываются протоколами HLP.

Описание уровней протокола CAN в рамках модели OSI представлено на следующем рисунке (Рисунок 3.2.2).

Рисунок 3.2.2 Уровни протокола CAN в рамках модели OSI

Физический уровень (Physical Layer) протокола CAN определяет сопротивление кабеля, уровень электрических сигналов в сети и т.п. Существует несколько физических уровней протокола CAN (ISO 11898, ISO 11519, SAE J2411).

В подавляющем большинстве случаев используется физический уровень CAN определенный в стандарте ISO 11898. ISO 11898 в качестве среды передачи определяет двухпроводную дифференциальную линию с импедансом (согласующая нагрузка - терминаторы) 120 Ом (допускается колебание импеданса в пределах от 108 Ом до 132 Ом.

Физический уровень CAN реализован в специальных чипах - CAN приемо-передатчиках (transceivers), которые преобразуют обычные TTL уровни сигналов используемых CAN-контроллерами в уровни сигналов на шине CAN. Одним из распространенных является CAN приемо-передатчик - Philips 82C250, который полностью соответствует стандарту ISO 11898.

Максимальная скорость сети CAN в соответствие с протоколом равна 1 Mbit/s. При скорости в 1 Mbit/s максимальная длина кабеля равна примерно 40 метрам. Ограничение на длину кабеля связано с механизмом побитового арбитража (во время арбитража все узлы сети должны получать текущий бит передачи одновременно, те сигнал должен успеть распространится по всему кабелю за единичный отсчет времени в сети.