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WatchDog seriale
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Descrizione
Questo dispositivo (WatchDog seriale) è stato concepito per aumentare l’affidabilità del sistema a cui è collegato,
monitorandone il corretto funzionamento.
Viene collegato sul ramo della sottorete oppure in una porta dedicata, che provvede a dialogare con lui in modo da fargli
capire che l’unità principale è regolarmente funzionante.
In caso di anomalia (processore bloccato, alimentatore guasto, seriale danneggiata ecc...) il WatchDog non riesce più a
ricevere messaggi dall’unità principale, per cui, scaduto un certo timeout (specificato all’interno del protocollo di
comunicazione) provvede a spegnere e riaccendere l’unità principale per verificare se tutto riprende a funzionare
regolarmente.
A questo punto si possono verificare due casi:
1) il sistema principale riavviandosi risolve il problema, e tutto riprende a funzionare regolarmente;
2) il sistema principale non riparte, oppure le sue porte rimangono bloccate; a questo punto viene tentata un’altra
sequenza di riavvio (fino al numero specificato nel protocollo di comunicazione). Scaduti questi tentativi, si passa
alla procedura di allarme: Il sistema chiude il relè di allarme (viene chiuso anche in caso di disalimentazione del
WatchDog) e sconnette il dispositivo monitorato dalla linea di supervisione principale e dalla sua alimentazione.
Tale procedura è molto importante in quanto, la disconnessione seriale, libera la linea 485 da possibili sovraccarichi
dovuti a questa periferica non funzionante, rendendone più semplice l’identificazione da parte del PC, mentre lo sgancio
dell’alimentazione permette la caduta di tutti i relè della scheda che, tornando in situazione di riposo, porta tutti i carichi
(quali Elettrovalvole, pompe, resistenze, automazioni) in una posizione di sicurezza “tutto fermo”.
Layout
Il dispositivo si presenta in contenitore 4M. Da un lato troviamo la presa di alimentazione e la porta Monitor RS485/232
affiancate da 4 led di segnalazione processo, dall’altro lato invece troviamo le due RS485 (che in pratica vengono tenute
unite durante il funzionamento regolare da un relè a doppio scambio, elettricamente isolate dall’elettronica del
WatchDog), l’uscita relè di “taglio alimentazione” e l’uscita di allarme (dovrebbe essere collegata in parallelo all’uscita
allarme del sistema monitorato in modo che la prima uscita ad andare in allarme genera l’allarme).
Led
1) PW rosso: segnalatore alimentazione regolare ed indicatore di comunicazione (blink spento di 50 mS quando riceve dati seriali
validi)
2) OK verde: segnalatore di funzionamento regolare
3) STUP rosso: anomalia in corso, tentativo di riavvio e ripristino sistema
4) ALL rosso: allarme attivato problema persistente (dispositivo disalimentato e sganciato dalla comunicazione)
tensione nominale
potenza consumata
protezione inversione polarità
temperatura ambiente
Porta Monitor
baud rate seriale
protezione ESD porta RS485/232 Monitor
led segnalazione
relè di sgancio seriali
relè alimentazione dispositivo esterno
relè allarme
grado di protezione
dimensioni
omologazione
produttore
luogo di produzione
24Vdc
<2W
si
-10…+50°
RS485/485 (configurate in fabbrica)
9,6-19.2K (configurazione automatica)
15KV
3 rossi 1 verde
1A (due scambi A,B)
contatto pulito 5A (riposo=N.A.)
contatto pulito 5A (riposo=N.C.)
IP20
4 moduli guida omega H53
CE
AllNets electronics
ITALIA
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Esempi di collegamento
L’esempio di Figura 1 rappresenta la situazione più comune da gestire, ovvero un sistema intelligente che gestisce a sua volta una
sottorete di varie periferiche. Il WatchDog in questo caso viene tenuto “vivo” da un protocollo che viene lanciato nel ramo della
sottorete ogni tot secondi. In caso di anomalia del sistema monitorato, si avrà l’intervento del WatchDog che provvederà a ripristinare
l’unità riavviandola, ma allo stesso tempo provvederà alla sua disconnessione seriale dalla rete principale, per fare in modo che un
suo guasto non infici il funzionamento di quest’ultima.
Da figura è possibile notare il collegamento parallelo tra gli allarmi; se le sequenze di riavvio non portassero alla risoluzione del
problema, si avrebbe lo spegnimento del relè di allarme del WatchDog che, essendo normalmente chiuso, porterebbe in allarme il
sistema.
L’esempio di Figura 2 rappresenta il monitoraggio di una unità principale come ad esempio un PC in una rete; in questo caso viene
dedicata una porta RS232 o USB tramite convertitore USB/232. In caso di blocco del PC si rientra nella stessa situazione di prima,
ovvero una serie di tentativi di riavvio di sistema che, se falliscono, portano alla generazione di allarme e spegnimento definitivo
dell’unità non funzionante.
Configurazione seriale
La configurazione seriale è del tipo N,8,1 la velocità della comunicazione può essere 9,6K o 19,2K.
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Il WatchDog analizza i caratteri seriali che riceve dalla sua porta monitor, se questi caratteri non dovessero rispettare le tempistiche
standard, cambia automaticamente la velocità.
Una volta trovato del traffico di rete a lui “comprensibile per forma e tempo” provvede a salvare nella sua EEPROM interna questo
settaggio come DEAFAULT, in modo tale che in caso di mancanza di alimentazione, possa ripartire con la velocità corretta senza
ripetere tutto l’iter.
Il suo settaggio avviene anche mediante stringhe non dedicate a lui, in quanto analizza solo la “tempistica” dei caratteri in transito
nella porta, per cui un traffico dati alla velocità corretta è sufficiente a farlo configurare automaticamente.
Da qui si deduce che in fase di installazione potrebbe capitare che ci vogliano alcuni cicli di comunicazione perchè il sistema si setti
correttamente.
Configurazioni
Per permettere un più vario campo di applicazione di questo dispositivo, sono state implementate alcune variabili nel protocollo di
comunicazione.
Queste variabili vengono salvate in maniera NON VOLATILE nella eeprom del WatchDog per evitare di incappare in situazioni “non
definite” in caso di mancanza di corrente nel WatchDog.
Le variabili impostabili dall’utente sono:
1) tempo di intervento dovuto alla mancanza di comunicazione (0-4095 secondi)
2) numero di tentativi di riavvio prima di accendere l’allarme e bloccare il dispositivo (0-255)
3) tempo necessario al riavvio del sistema prima di tentare il successivo riavvio (0-4095 secondi)
Il tempo che il WatchDog tiene il dispositivo spento prima di fornirgli nuovamente tensione, è fisso a 5 secondi per permettere un
reset adeguato.
Protocollo Standard
La comunicazione tra l’unità da monitorare ed il WatchDog avviene con 1 solo protocollo di comunicazione contenente i parametri
variabili sopracitati.
Nel protocollo di comunicazione è presente un carattere che indica al WatchDog se deve rispondere a seguito della ricezione del
protocollo, oppure non deve rispondere (questa funzione può essere utile se si vuole implementare il protocollo in maniera veloce
senza analizzare risposte).
il comando è il seguente:
> W D _ 000 _ 00 _ 000 _ 0 _ ck ck 13 (nessun spazio tra i caratteri)
> carattere di start
WD caratteri di identificazione stringa
_ caratteri spaziatori (ascii 95)
000 tempo espresso in hexadecimale nel range 000-FFF (0-4095) secondi, tempo di intervento WatchDog dovuto a non
comunicazione
00 numero di tentativi di avvio sistema prima di accendere l’allarme e bloccare il dispositivo (hex 00-FF)
000 tempo espresso in hexadecimale nel range 000-FFF (0-4095) secondi, tempo necessario al riavvio del sistema monitorato
0 risposta del WatchDog a seguito di questa comunicazione: 0= riceve ma non risponde 1= risponde appena ricevuto
ck ck valore hexadecimale 00-FF, cksum della stringa (somma di tutti i caratteri dallo start compreso a quello subito prima del
cksum, convertita in hexadecimale e tenuti solo 2 byte)
13 è il 13 ascii (return) scritto in 1 solo carattere
risposta se richiesta nel protocollo di comando:
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< W D D 7 13
< start in risposta
WD identificativo protocollo
D7 è il cksum (calcolato come in trasmissione, ma essendo questo protocollo senza variabili il cksum è sempre D7)
13 è il ASCII 13 (return)
Protocollo comando istantaneo
Esiste un comando diretto che porta il watchDog direttamente nella condizione di allarme; questa condizione è comandata
direttamente dall’unità analizzata, quindi l’allarme non si genera più da solo, ma è l’unità a generarlo volutamente.
Può servire
il comando è il seguente:
> W D a ck ck 13 (nessun spazio tra i caratteri)
> carattere di start
WD caratteri di identificazione stringa
a comando forza allarme
ck ck valore hexadecimale 00-FF, cksum della stringa (somma di tutti i caratteri dallo start compreso a quello subito prima del
cksum, convertita in hexadecimale e tenuti solo 2 byte)
13 è il 13 ascii (return) scritto in 1 solo carattere
risposta sempre presente:
< W D D 7 13
< start in risposta
WD identificativo protocollo
D7 è il cksum (calcolato come in trasmissione, ma essendo questo protocollo senza variabili il cksum è sempre D7)
13 è il ASCII 13 (return)
In questo stato avremo il relè comunicazione aperto, il relè di alimentazione dispositivo aperto, e il relè allarme chiuso. I led del
dispositivo indicheranno lo stato di allarme.