Maksimalna duljina kabela 485 Rs. Detaljan opis standarda EIA485 (RS485). Izobličenje zbog neispravnog mrežnog ožičenja

U suvremenoj tehnologiji razmjena informacija između razne uređaje. A za ovo trebate prenijeti podatke na oba kratke udaljenosti, a za značajne udaljenosti, reda veličine kilometara. Jedna od tih vrsta prijenosa podataka je komunikacija između uređaja putem RS-485 sučelja.

Gdje je potrebno prenijeti podatke putem RS 485.

Jedan od najčešćih primjera korištenja uređaja za razmjenu podataka je. Brojila električne energije, ujedinjena u jednu mrežu, raspršena su u ormarima, ćelijama razvodnih uređaja, pa čak i trafostanicama koje se nalaze na znatnoj udaljenosti jedna od druge. U ovom slučaju sučelje se koristi za slanje podataka s jednog ili više mjernih uređaja.

Aktivno se implementira sustav "jedno brojilo - jedan modem" za prijenos podataka u usluge energetskih tvrtki iz mjernih centara privatnih kuća i malih poduzeća.

Drugi primjer: primanje podataka s terminala mikroprocesorske relejne zaštite u realnom vremenu, kao i centralizirani pristup istima u svrhu promjene. U tu svrhu terminali su povezani preko komunikacijskog sučelja na sličan način, a podaci s njega idu na računalo instalirano kod dispečera. Ako se zaštita aktivira, operativno osoblje ima priliku odmah dobiti informacije o mjestu i prirodi oštećenja strujnih krugova.

Ali najteži problem koji rješavaju komunikacijska sučelja su centralizirani sustavi upravljanja za složene proizvodne procese - automatizirani sustavi upravljanja procesima. Operater industrijskog postrojenja na svom stolu ima računalo na čijem displeju vidi trenutno stanje procesa: temperature, produktivnost, uključene i isključene jedinice, njihov način rada. I ima mogućnost kontrolirati sve to s laganim klikom miša.

Računalo razmjenjuje podatke s kontrolerima - uređajima koji pretvaraju naredbe iz senzora u jezik razumljiv stroju i obrnutu konverziju: iz jezika stroja u upravljačke naredbe. Komunikacija s kontrolerom, kao i između različitih kontrolera, odvija se putem komunikacijskih sučelja.

RS-232 sučelje je mlađi brat RS-485.

Nemoguće je barem nakratko ne spomenuti RS-232 sučelje, koje se naziva i serijskim. Neka prijenosna računala imaju priključak za odgovarajući priključak, a neki digitalni uređaji (isti terminali relejne zaštite) opremljeni su izlazima za komunikaciju pomoću RS-232.

Da biste razmjenjivali informacije, morate ih moći prenijeti i primiti. U tu svrhu postoji odašiljač i prijemnik signala. Dostupni su u svakom uređaju. Štoviše, izlaz odašiljača jednog uređaja (TX) povezan je s ulazom prijemnika drugog uređaja (RX). I, sukladno tome, duž drugog vodiča na sličan način signal se kreće u suprotnom smjeru.

Ovo omogućuje poludupleksni način komunikacije, to jest, prijemnik i odašiljač mogu raditi istovremeno. Podaci preko RS-232 kabela mogu se kretati u jednom iu drugom smjeru istovremeno.

Nedostatak ovog sučelja je niska otpornost na buku. To se događa zbog činjenice da se signal u spojnom kabelu za prijem i prijenos formira u odnosu na zajedničku žicu - uzemljenje. Svaka smetnja koja postoji čak iu oklopljenom kabelu može dovesti do prekida komunikacije i gubitka pojedinačnih bitova informacija. A to je nedopustivo kada se upravlja složenim i skupim mehanizmima, gdje je svaka pogreška nesreća, a gubitak komunikacije znači dugi zastoj.

Stoga se uglavnom koristi za male privremene veze prijenosnog računala s digitalni uređaj, na primjer, za postavljanje početne konfiguracije ili ispravljanje pogrešaka.

Organizacija RS-485 sučelja.

Glavna razlika između RS-458 i RS-232 je u tome što svi prijamnici i odašiljači rade na jednom paru žica, što je komunikacijska linija. Žica za uzemljenje se u ovom slučaju ne koristi, a signal u liniji generira se diferencijalnom metodom. Prenosi se istovremeno preko dvije žice ("A" i "B") u inverznom obliku.

Ako je izlaz odašiljača logička "0", tada se nulti potencijal primjenjuje na vodič "A". Na vodiču "B" generira se signal "ne 0", odnosno "1". Ako odašiljač emitira "1", događa se suprotno.

Kao rezultat toga, dobivamo promjenu napona signala između dvije žice, što predstavlja upletena parica. Svaka smetnja koja ulazi u kabel mijenja napon u odnosu na masu jednako na obje žice u paru. Ali napon korisnog signala formira se između žica i stoga uopće ne pati od potencijala na njima.

Postupak razmjene podataka između uređaja putem RS-485.

Svi uređaji spojeni preko RS-485 sučelja imaju samo dva terminala: “A” i “B”. Za povezivanje s dijeljena mreža Ovi su terminali spojeni u paralelni krug. Da biste to učinili, lanac kabela je postavljen od jednog uređaja do drugog.

U ovom slučaju postoji potreba za racionalizacijom razmjene podataka između uređaja, uspostavljanjem redoslijeda prijenosa i prijema, kao i formata odaslanih podataka. U tu svrhu koristi se posebne upute, koji se naziva protokol.

Postoji mnogo protokola za razmjenu podataka preko RS-485 sučelja, a najčešće se koristi Modbas. Pogledajmo ukratko kako funkcionira najjednostavniji protokol i koji se drugi problemi moraju riješiti uz njegovu pomoć.

Kao primjer, pogledajmo mrežu u kojoj jedan uređaj prikuplja podatke iz više izvora podataka. To može biti modem i grupa mjerača električne energije. Kako bi se znalo s kojeg mjerača će podaci doći, svakom primopredajniku se dodjeljuje broj koji je jedinstven za određenu mrežu. Broj je također dodijeljen primopredajniku modema.

Kada dođe vrijeme za prikupljanje podataka o potrošnji energije, modem generira zahtjev. Najprije se odašilje startni impuls kojim svi uređaji razumiju da će stići kodna riječ - poruka koja se sastoji od niza nula i jedinica. U njemu će prvi bitovi odgovarati broju pretplatnika na mreži, ostatak će biti podaci, na primjer, naredba za prijenos potrebnih informacija.

Svi uređaji primaju poruku i uspoređuju broj pozvanog pretplatnika sa svojim. Ako se podudaraju, izvršava se naredba poslana kao dio zahtjeva. Ako nije, uređaj ignorira njegov tekst i ne radi ništa.

Istodobno se u mnogim protokolima vraća potvrda da je naredba prihvaćena za izvršenje ili izvršena. Ako nema odgovora, uređaj koji šalje može ponoviti zahtjev određeni broj puta. Ako i dalje nema odgovora, generira se informacija o pogrešci koja se odnosi na kvar komunikacijskog kanala s tihim pretplatnikom.

Možda neće biti odgovora ne samo u slučaju kvara. Ako postoje jake smetnje u komunikacijskom kanalu, koje ipak prodiru tamo, naredbe možda neće stići na odredište. Oni su također podložni iskrivljenju i ne prepoznaju se ispravno.

Neispravno izvršenje naredbe se ne može dopustiti, stoga se u pakete podataka upisuju očito suvišne informacije - kontrolni zbroj. Izračunava se prema određenom zakonu, propisanom u protokolu, na odašiljačkoj strani. Na recepciji se broji kontrolni zbroj po istom principu i uspoređuje se s prenesenim. Ako se podudaraju, prijem se smatra uspješnim i naredba je izvršena. Ako nije, uređaj šalje poruku o pogrešci strani koja šalje.

Zahtjevi za kabelske veze.

Za povezivanje uređaja s RS-485 sučeljem koriste se kabeli s upredenim paricama. Iako je za prijenos podataka dovoljan jedan par žica, obično se koriste kabeli s najmanje dva kako bi se osigurala rezerva.

Za bolju zaštitu Kabeli su zaštićeni od smetnji, a štitovi duž cijele linije međusobno su spojeni. U tu svrhu uređaji koji se spajaju osim terminala “A” i “B” imaju i terminal “COM”. Linija je uzemljena samo na jednoj točki, obično na mjestu kontrolera, modema ili računala. Zabranjeno je to činiti na dvije točke kako bi se izbjegle smetnje koje će neizbježno teći preko ekrana zbog razlike potencijala na točkama uzemljenja.

Kabeli su spojeni samo u seriju jedan s drugim, grananje se ne može napraviti. Za usklađivanje voda, na njezin kraj je spojen otpornik s otporom od 120 Ohma (ovo je karakteristična impedancija kabela).

Cjelokupna instalacija kabelske linije sučelje je jednostavan zadatak. Bit će puno teže konfigurirati opremu, što će zahtijevati ljude s posebnim znanjem.

Kako biste bolje razumjeli rad RS-485 sučelja, predlažemo da pogledate sljedeći video:

RS-485 i RS-422 sučelja opisana su u standardima ANSI EIA/TIA-485-A i EIA/TIA-422. RS-485 sučelje je najčešće u industrijskoj automatizaciji. Koriste ga industrijske Modbus mreže, Profibus DP, ARCNET, BitBus, WorldFip, LON, Interbus i mnoge nestandardne mreže. To je zbog činjenice da prema svim glavnim pokazateljima ovo sučelje je najbolji od svih mogućih na trenutnoj razini razvoja tehnologije. Njegove glavne prednosti su:

dvosmjerna razmjena podataka preko samo jednog upredenog para žica;
rad s nekoliko primopredajnika spojenih na istu liniju, tj. sposobnost organiziranja mreže;
duga komunikacijska linija;
prilično velika brzina prijenosa.

2.3.1. Načela gradnje

Diferencijalni prijenos signala

RS-485 sučelje temelji se na metoda diferencijalnog prijenosa signala, kada se napon koji odgovara razini logičke jedinice ili nule ne mjeri od zemlje, već se mjeri kao potencijalna razlika između dvaju prijenosnih vodova: Data + i Data - (slika 2.1). U ovom slučaju, napon svake linije u odnosu na uzemljenje može biti proizvoljan, ali ne smije prelaziti raspon -7...+12 V [ - TIA ].

Prijemnici signala su diferencijalni, tj. percipiraju samo razliku između napona na Data + i Data - vodovima. Kada je razlika napona veća od 200 mV, do +12 V, smatra se da je linija postavljena na logičku jedinicu; na naponu manjem od -200 mV, do -7 V - logička nula. Diferencijalni napon na izlazu odašiljača, u skladu sa standardom, mora biti najmanje 1,5 V, stoga, s pragom odziva prijemnika od 200 mV, smetnje (uključujući pad napona preko omskog otpora linije) mogu imati zamah od 1,3 V iznad razine od 200 mV. Tako velika rezerva je neophodna za rad na dugim vodovima s visokim omskim otporom. Zapravo, upravo ta granica napona određuje maksimalnu duljinu komunikacijskog voda (1200 m) na niske brzine prijenos (manje od 100 kbit/s).

Zbog simetrije linija u odnosu na "tlo", u njima se inducira smetnja, slična po obliku i veličini. U prijemniku s diferencijalnim ulazom signal se izolira oduzimanjem napona na vodovima, pa je nakon oduzimanja napon šuma jednak nuli. U stvarnim uvjetima, kada postoji blaga asimetrija vodova i opterećenja, smetnje nisu potpuno potisnute, ali su znatno prigušene.

Kako bi se smanjila osjetljivost dalekovoda na elektromagnetske smetnje, koristi se upleteni par žica. Struje inducirane u susjednim zavojima zbog fenomena elektromagnetske indukcije, prema "pravilu gimleta", pokazuju se usmjerene jedna prema drugoj i međusobno se kompenziraju. Stupanj kompenzacije određen je kvalitetom kabela i brojem zavoja po jedinici duljine.

"Treće" izlazno stanje

Riža. 2.1. Povezivanje tri uređaja s RS-485 sučeljem pomoću dvožilnog kruga

Druga značajka odašiljača D (D - "Driver") RS-485 sučelja je mogućnost prebacivanja izlaznih stupnjeva u "treće" stanje (visokog otpora) signalom (Driver Enable) (Sl. 2.1). Da biste to učinili, oba tranzistora izlaznog stupnja transmitera su isključena. Prisutnost trećeg stanja omogućuje half-duplex razmjenu između bilo koja dva uređaja spojena na liniju pomoću samo dvije žice. Ako je na Sl. 2.1 prijenos obavlja uređaj, a prijem uređaj, tada se izlazi odašiljača prebacuju u stanje visokog otpora, tj. zapravo samo su prijamnici spojeni na liniju, dok je izlazna impedancija odašiljača ne ranžira liniju.

Prijenos odašiljača sučelja u treće stanje obično se provodi signalom RTS (Zahtjev za slanje) COM priključak.

Četverožično sučelje

RS-485 sučelje ima dvije verzije: dvožilni I četverožilni. Dvožilni se koristi za polu dupleks prijenosi(Sl. 2.1), kada se informacije mogu prenositi u oba smjera, ali u različito vrijeme. Za full duplex (duplex) prijenosi koriste četiri komunikacijske linije: dvije prenose informacije u jednom smjeru, a druge dvije prenose informacije u suprotnom smjeru (slika 2.2).

Nedostatak četverožilnog kruga (Sl. 2.2) je potreba da se strogo specificiraju glavni i podređeni uređaji u fazi projektiranja sustava, dok u dvožilnom krugu bilo koji uređaj može djelovati i kao glavni i kao podređeni. Prednost četverožičnog sklopa je mogućnost istovremenog prijenosa i primanja podataka, što je ponekad potrebno pri implementaciji nekih složenih protokola razmjene.

Način prijema jeke

Riža. 2.2. Četverožično povezivanje uređaja s RS-485 sučeljem

Ako je prijamnik odašiljačkog čvora uključen tijekom prijenosa, tada odašiljački čvor prima vlastite signale. Ovaj način se naziva "receive echo" i obično se postavlja pomoću mikroprekidača na ploči sučelja. Eho prijem ponekad se koristi u složenim protokolima prijenosa, ali češće je ovaj način rada onemogućen.

Uzemljenje, galvanska izolacija i zaštita od munje

Ako su RS-485 priključci spojeni na prijenosnu liniju smješteni na velikoj udaljenosti jedan od drugog, tada njihovi potencijali uzemljenja mogu jako varirati. U ovom slučaju, kako bi se izbjegao kvar izlaznih stupnjeva mikro krugova primopredajnici(primopredajnici) sučelje treba koristiti galvansku izolaciju između RS-485 priključka i zemlje. Ako je razlika potencijala uzemljenja mala, u načelu se može koristiti vodič za izjednačavanje potencijala, ali se ova metoda ne koristi u praksi, budući da su gotovo sva komercijalna RS-485 sučelja galvanski izolirana (vidi, na primjer, NL- 232C pretvarač ili repetitor sučelja NL-485C iz RealLaba!).

Sučelje je zaštićeno od munje pomoću uređaja za zaštitu od plina i poluvodiča, vidi odjeljak "Zaštita od smetnji".

2.3.2. Standardni parametri

Nedavno su se pojavili mnogi čipovi primopredajnika sučelja RS-485, koji imaju šire mogućnosti od onih utvrđenih standardom. Međutim, kako bi se osigurala međusobna kompatibilnost uređaja, potrebno je poznavati parametre opisane u normi (vidi tablicu 2.2).

2.3.5. Uklanjanje nesigurnosti linije

Kada su odašiljači svih uređaja spojenih na vod u trećem (visokootpornom) stanju, logično stanje voda i ulaza svih prijamnika je nedefinirano. Kako bi se uklonila ova nesigurnost, neinvertirajući ulaz prijemnika spojen je preko otpornika na sabirnicu napajanja, a invertirajući ulaz spojen je na sabirnicu za uzemljenje. Vrijednosti otpornika su odabrane tako da napon između ulaza postane veći od praga odziva prijemnika (+200 mV).

Budući da su ovi otpornici spojeni paralelno s prijenosnom linijom, kako bi se osiguralo da linija odgovara sučelju, potrebno je da ekvivalentni otpor na ulazu linije bude jednak 120 Ohma.

Na primjer, ako su otpornici koji se koriste za uklanjanje nesigurnosti linije 450 ohma svaki, tada bi završni otpornik linije trebao biti 130 ohma, tada bi ekvivalentni otpor kruga bio 114,120 ohma. Da biste pronašli diferencijalni linijski napon u trećem stanju svih odašiljača (vidi sl. 2.6), morate uzeti u obzir da su još jedan otpornik od 120 Ohma i do 32 prijemnika s ulaznim diferencijalnim otporom od 12 kOhma spojeni na suprotnom kraju linije u standardnoj konfiguraciji. Tada će na naponu napajanja (slika 2.6) diferencijalni linijski napon biti jednak +272 mV, što zadovoljava zahtjev standarda.

2.3.6. Kroz struje

U mreži koja se temelji na RS-485 sučelju može doći do situacije u kojoj su dva odašiljača uključena istovremeno. Ako je jedan od njih u stanju logičke jedinice, a drugi u stanju logičke nule, tada velika "kroz" struja teče od izvora napajanja do mase, ograničena samo malim otporom dva otvorena tranzistora sklopke. Ova struja može oštetiti tranzistore u izlaznom stupnju odašiljača ili uzrokovati isključivanje njihovog zaštitnog kruga.

Ova situacija je moguća ne samo zbog grubih pogrešaka u softveru, već i ako je odgoda između trenutka isključivanja jednog odašiljača i uključivanja drugog pogrešno postavljena. Podređeni uređaj ne bi trebao slati podatke dok uređaj koji šalje ne završi slanje. Repetitori sučelja moraju detektirati početak i kraj prijenosa podataka te u skladu s njima prebaciti odašiljač u aktivno ili treće stanje.

2.3.7. Odabir kabela

Ovisno o brzini prijenosa i potrebnoj duljini kabela, možete koristiti ili kabel posebno dizajniran za RS-485 sučelje ili gotovo bilo koji par žica. Kabel, dizajniran posebno za RS-485 sučelje, je upredena parica s karakterističnom impedancijom od 120 Ohma.

Za dobro potiskivanje emitiranih i primljenih smetnji važno je imati veliki broj zavoja po jedinici duljine kabela, kao i identične parametre svih žica.

Kod korištenja primopredajnika neizoliranih sučelja, osim signalnih žica u kabelu, potrebno je osigurati još jednu upredenu paricu za spajanje krugova uzemljenja povezanih sučelja. Ako postoji galvanska izolacija sučelja, to nije potrebno.

Kabeli mogu ali ne moraju biti oklopljeni. Bez eksperimentiranja vrlo je teško odlučiti je li ekran potreban. Međutim, s obzirom da cijena oklopljenog kabela nije puno veća, uvijek je bolje koristiti kabel s oklopom.

Pri malim brzinama prijenosa i DC Pad napona na omskom otporu kabela igra važnu ulogu. Dakle, standardni kabel za RS-485 sučelje s poprečnim presjekom od 0,35 kvadratnih mm ima omski otpor od 48,5 * 2 = 97 Ohma s duljinom od 1 km. Uz terminalni otpornik od 120 Ohma, kabel će djelovati kao razdjelnik napona s faktorom dijeljenja od 0,55, tj. napon na izlazu kabela bit će približno 2 puta manji nego na njegovom ulazu. Ovo ograničava dopuštenu duljinu kabela za brzine prijenosa manje od 100 kbit/s.

Za više visoke frekvencije dopuštena duljina kabela smanjuje se s povećanjem frekvencije (slika 2.7) i ograničena je gubicima kabela i učinkom prednji potresi impulsi. Gubici se sastoje od pada napona na omskom otporu vodiča, koji se povećava pri visokim frekvencijama zbog premještanja struje na površinu (skin efekt) i gubitaka u dielektriku. Na primjer, slabljenje signala u kabelu Belden 9501PVC je 10 dB (3,2 puta) na 20 MHz i 0,4 dB (4,7%) na 100 kHz s duljinom kabela od 100 m.

2.3.8. Pomicanje granica

RS-485 standard dopušta spajanje najviše 32 prijemnika na jedan odašiljač. Ova vrijednost ograničena je snagom izlaznog stupnja odašiljača sa standardnom ulaznom impedancijom prijemnika od 12 kOhm. Broj opterećenja (prijemnika) može se povećati korištenjem jačih odašiljača, prijamnika s većom ulaznom impedancijom i srednjih repetitora signala (repetitora sučelja). Sve ove metode koriste se u praksi kada je to potrebno, iako nadilaze zahtjeve standarda.

U nekim slučajevima morate spojiti uređaje na udaljenosti većoj od 1200 m ili spojiti više od 32 uređaja na jednu mrežu. To se može učiniti pomoću repetitora ( ponavljači , ponavljači) sučelje. Repetitor je instaliran između dva segmenta dalekovoda, prima signal jednog segmenta, obnavlja rubove impulsa i prenosi ga pomoću standardnog odašiljača na drugi segment (slika 2.5). Takvi repetitori su obično dvosmjerni i galvanski izolirani. Primjer je repetitor NL-485C iz RealLaba! . Svaki repetitor omogućuje dodavanje 31 standardnog uređaja na liniju i povećanje duljine linije za 1200 m.

Uobičajena metoda za povećanje broja opterećenja linije je korištenje prijemnika s većom ulaznom impedancijom od EIA/TIA-485 standarda (12 kΩ). Na primjer, s ulaznom impedancijom prijemnika od 24 kOhma, 64 prijemnika mogu se spojiti na standardni odašiljač. Već se proizvode primopredajni čipovi za RS-485 sučelje s mogućnošću povezivanja 64, 128 i 256 prijemnika u jedan segment mreže (www.analog.com/RS485). Imajte na umu da povećanje broja opterećenja povećanjem ulazne impedancije prijemnika dovodi do smanjenja snage signala koji se prenosi duž linije i, kao posljedica toga, do smanjenja otpornosti na buku.

2.3.9. RS-232 i RS-422 sučelja

RS-422 sučelje se koristi mnogo rjeđe od RS-485 i, u pravilu, ne za stvaranje mreže, već za povezivanje dva uređaja na velikoj udaljenosti (do 1200 m), budući da sučelje RS sl. 2.9. Povezivanje dva RS-232/RS-422 modula pretvarača sučelja Diferenc

Diferencijal

Maksimalni iznos prijemnici

Maksimalna duljina kabela

Maksimalna brzina prijenosi

30 Mbit/s**

Izlazni napon zajedničkog načina rada

Linijski napon pod opterećenjem

Impedancija opterećenja

Struja curenja u "trećem" stanju

Dopušteni raspon signala na ulazu prijemnika

Osjetljivost prijemnika

Ulazna impedancija prijemnika

Bilješka. **Brzinu prijenosa od 30 Mbit/s omogućuje moderna elementna baza, ali nije standardna.

* EIA- Electronic Industries Association - udruga elektroničke industrije. TIA - Telecommunications Industry Association - udruga telekomunikacijske industrije. Obje organizacije razvijaju standarde.

Svi RS-485 uređaji instalirani su na jednoj sabirnici. Sabirnica koristi dvije linije za podatke ( A I B), dok je često prikladno položiti i dvije linije za napajanje - GND I +12V(ili drugog napona napajanja).

Žica A na svim je uređajima spojena na terminalni blok označen s A, žica B uvijek je spojena na B.

Mora se koristiti kabel s upredenom paricom: RS-485 podaci (linije A i B) moraju tvoriti upredenu paricu. Ako se isti kabel koristi za napajanje uređaja, tada je potrebno obratiti pozornost na presjek vodiča: pad napona na dugom vodu može dovesti do toga da uređaji ne rade. Konačno, trebali biste odabrati oklopljeni kabel.

Prilikom ugradnje prikladno je koristiti kabel s fleksibilnim jezgrama. Primjeri su navedeni u nastavku:

Ime	Fleksibilno	Presjek vodiča (mm^2)	Twist u paru	Zaslon	Približna cijena, $/m	Bilješka
ParLan Patch F/UTP 4x2x0.60	Da	0.2	Da	aluminijska polimerna traka	0.5	koristite dva odvojena para za napajanje
KSPEVG 2x2x0,35	Da	0.35	Da	aluminijska polimerna traka	0.4	samo po narudžbi
KDVEVG 2x2x0,50	Da	0.5	Da	pletenica	1
KDVEVG 2x2x0,35	Da	0.35	Da	pletenica	0.8
KIS-V 2x2x0,60	Da	0.6	Da	pletenica	1.1

Također možete koristiti obični CAT5 upleteni par za Ethernet za polaganje sabirnice - standardni dijagram povezivanja za njega je dolje (tipična karakteristična impedancija takvog kabela je 100 Ohma).

Korištenje mrežnog kabela kategorije 5 za polaganje RS-485 sabirnice

RS-485 signal sabirnice	Žica
podaci A	bijelo-zelena
podaci B	zelena
napajanje (12V ili drugo)	naranča
napajanje (12V ili drugo)	bijelo-narančasta
ne koristi se	plava
ne koristi se	bijelo-plava
uzemljenje napajanja (GND)	bijelo-smeđe
uzemljenje napajanja (GND)	smeđa

Kada je spojen vanjski uređaji na Wiren ploču putem RS-485 sabirnice morate spojiti ne samo podatkovne linije A i B, već i zemljište(zajednička žica) kontrolera Wiren Board i vanjskih uređaja. Spajanje zajedničke žice potrebno je pri spajanju na neizolirani RS-485 priključak i preporučuje se pri spajanju na galvanski izolirani priključak.

Zajednički terminal je označen, ovisno o opremi, kao SC, SG, G, GND, uzemljenje ili referenca. Na kontrolerima Wiren Board ovaj terminal je označen GND. Kada se spajate na izolirani priključak, morate se spojiti na izolirano uzemljenje ove luke(priključci "GND iso").

Ako je vaša sabirnica duža od 100 metara, preporučljivo je na njen kraj ugraditi terminalni otpornik (oko 150 Ohma, više detalja na Wikipediji). Za duge vodove također postoje preporuke za završetak neiskorištenih kabelskih vodiča na oba kraja.

Povezivanje uređaja

Terminali za RS-485 sabirnicu

Žica A na svim uređajima je spojena na stezaljku označenu A, žica B je uvijek spojena na B. Na Wiren Board-u, pored stezaljki A i B, nalaze se GND i Vout stezaljke - možete odmah spojiti strujne vodove (prvo provjerite zahtjeve za napajanjem svojih uređaja!).

Life hack: budući da unutar Wiren ploče postoji rastezanje linije, nakon spajanja na sabirnicu, napon na liniji A bit će veći od napona na liniji B za oko 0,5 V. Stoga, prilikom spajanja periferije lako možete odrediti vodove sabirnice voltmetrom. Ali, naravno, poželjno je označavanje vodiča bojama.

dodatne informacije

Diferencijalna linija osigurava dobru otpornost na buku. Dužina linije do 1200 metara.
Prilikom polaganja autobusa morate se pridržavati određenih pravila, ali za prijenos u jednom stanu prikladan je bilo koji kabel, a moguće su čak i grane.

Maksimalni mogući domet RS-485 linije određen je uglavnom karakteristikama kabela i elektromagnetskim okruženjem na radnom mjestu. Pri uporabi kabela s promjerom žile

0,5 mm (odjeljak oko 0,2 sq. mm) Duljina RS-485 linije – ne više od 1200 m,

s presjekom od 0,5 kvadratnih metara. mm – ne više od 3000 m.

Korištenje kabela s poprečnim presjekom jezgre manjim od 0,2 četvornih metara. mm nepoželjno.

Ako je RS-485 linija dugačka (od 100 m), obavezna je upotreba upredene parice.

Za spajanje uređaja na RS-485 sučelje potrebno je spojiti kontakte “A” i “B” uređaja na linije A odnosno B sučelja. RS-485 sučelje uključuje korištenje "bus" tipa veze između uređaja, kada su svi uređaji povezani preko sučelja jednim parom žica (linije A i B), usklađenih na oba kraja s odgovarajućim otpornicima (Slika 1).

Slika 1. Dijagram povezivanja uređaja na RS-485 trunk sučelje

Za usklađivanje koriste se otpornici s otporom od 620 Ohma, koji se postavljaju na prvi i zadnji uređaj u liniji. Većina uređaja ima ugrađen odgovarajući otpornik, koji se može uključiti u liniju instaliranjem kratkospojnika ("skakača") na ploči uređaja. Budući da su kratkospojnici instalirani u stanju isporuke, moraju se ukloniti na svim uređajima osim na prvom i posljednjem u liniji RS-485. U pretvaračima repetitora S2000-PI odgovarajući otpor za svaki (izolirani i neizolirani) RS-485 izlaz uključuje se sklopkama. Uređaji "S2000-K" i "S2000-KS" nemaju ugrađen odgovarajući otpornik i kratkospojnik za njegovo spajanje. Ako je ovaj tip uređaja prvi ili zadnji u liniji RS-485, potrebno je ugraditi otpornik od 620 Ohma između priključaka “A” i “B”. Ovaj otpornik je uključen u uređaj. Daljinski upravljač "S2000M" ("S2000") može se instalirati bilo gdje na RS-485 liniji. Ako je to prvi ili zadnji uređaj u liniji, završni otpornik od 620 Ohma (uključen u isporuku) ugrađuje se između priključaka “A” i “B”. Grane na liniji RS-485 su nepoželjne, jer povećavaju izobličenje signala u liniji, ali su praktično prihvatljive za kratke duljine grana (ne više od 50 metara). Završni otpornici se ne postavljaju na pojedinačne grane. Preporuča se napraviti duge grane pomoću repetitora S2000-PI, kao što je prikazano na slici 2.

Slika 2. Izgradnja RS-485 mreže s topologijom zvijezda pomoću repetitora

Slika 3. Povećanje dužine RS-485 linije pomoću repetitora sučelja

Na primjer, pretvarač-repetitor sučelja s galvanskom izolacijom "S2000-PI" omogućuje vam povećanje duljine linije za najviše 1500 m, osigurava galvansku izolaciju između odsječaka i automatski isključuje kratko spojene segmente RS-485 sučelja.

Svaki izolirani segment RS-485 linije mora biti usklađen s obje strane - na početku i na kraju. Trebali biste obratiti pozornost na uključivanje odgovarajućih otpornika u svakom segmentu RS-485 linije: oni bi trebali biti uključeni prekidačima u repetitorima S2000-PI, a ne skakačima u uređajima, budući da prekidači ne povezuju samo odgovarajući otpornik , ali i izlaz na RS-485 linijski prednapon potreban za pravilan rad ovi repetitori. Pažnja! Krugovi "0V" izoliranih segmenata linije nisu međusobno kombinirani. Štoviše, izolirani uređaji ne mogu se napajati iz zajedničkog izvora napajanja kako bi se izbjeglo galvansko spajanje kroz zajedničke strujne krugove.
Koristeći repetitore S2000-PI, možete napraviti dugačke grane od glavnog RS-485 kanala za izgradnju zvjezdaste topologije. U ovom slučaju, i segment od kojeg je grana napravljena i svaka od grana moraju biti usklađeni, kao što je prikazano na slici 2. Posebnu pozornost treba obratiti na činjenicu da odgovarajući otpornici na “S2000-PI” moraju biti instalirani pomoću prekidača.
Sljedeće informacije pružila je tehnička podrška Bolida tijekom dopisivanja.
Ako se daljinski upravljač izgubi, preporučamo korištenje programa rs-485settings u daljinskom upravljaču za povećanje parametra "pauza prije javljanja putem RS-232" na 2.
Ako je uređaj “S2000-2” izgubljen, ali je daljinski upravljač vidljiv, preporučamo provjeriti da li su krajnji otpornici R=620 Ohm ispravno postavljeni i da li su uređaji “0V” priključeni. Na svim uređajima osim na daljinskom upravljaču "S2000", odgovarajući otpornik je spojen ako je na ploči uređaja ugrađen odgovarajući kratkospojnik. Završne otpornike treba postaviti na prvi i zadnji uređaj.
Ako su ispunjeni svi zahtjevi sučelja, uzrok problema može biti prekid jedne od RS485 linija ("A" ili "B") ili kratki spoj na "0 V" krug, petlja alarma uređaja ili uzemljena površina (na primjer, zbog priklještenog kabelskog metalnog okvira vrata. Prekid jedne od RS-485 linija neće nužno dovesti do gubitka komunikacije sa svim uređajima ako su krugovi "0 V" uređaja i "S2000-PI" " su kombinirani i RS-485 linija je kratka. Ali u ovom slučaju, razine signala - RS-485 signali bit će izvan raspona koji jamči njihovo ispravno prepoznavanje od strane prijamnika. Kratki spoj na "0 V" također se može pojaviti u zaštitnih krugova bilo kojeg uređaja kao rezultat kvara zaštitne diode (zener dioda s velikim dopuštenim rasipanjem snage impulsa) ili zbog greške u proizvodnji, na primjer, kao rezultat ugradnje zaštitne diode u krivu polaritet. Takav uređaj ne samo da sam može imati problema u komunikaciji s daljinskim upravljačem putem RS-485, već također može ometati sve uređaje izolirane grane.
Za početak, možete zazvoniti liniju s testerom kako biste bili sigurni da nema prekida ili kratkog spoja u liniji ili izlaze RS-485 uređaja na "0 V". Prilikom testiranja izlaza “A” i “B” uređaja, morate imati na umu da su ti izlazi u svrhu zaštite premošteni zaštitnim diodama, pri čemu je katoda spojena na zaštićeni izlaz, a anoda na “0 V”. Stoga, u radnom uređaju, u izravnom polaritetu (pozitivna sonda ispitivača spojena je na izlaz, negativna sonda - na "0 V"), izlazi ne bi trebali zvoniti, već u obrnutom polaritetu (negativna sonda na tester spojen na izlaz), ovisno o vrijednosti mjernog napona, tester može pokazati nizak otpor koji odgovara padu napona na diodi (tj. oko 0,6 - 0,7 V). Ako izlaz zvoni na 0 V u bilo kojem polaritetu, to znači "zavarivanje" zaštitne diode. Ako izlaz zvoni u polaritetu suprotnom od navedenog, to može značiti grešku u proizvodnji ( neispravna instalacija zaštitna dioda).
Također skrećemo vašu pozornost na činjenicu da je promijenjen dizajn sklopa RS-485 zaštitnih krugova u novim verzijama uređaja (na primjer, za Signals-20P - počevši od verzije 2.04). "Novi" servisirani zaštitni krugovi ne zvone ni u izravnom ni u obrnutom polaritetu. VAŽNO: strujni krugovi se moraju ispitati ispitivačem U NAČINU TESTIRANJA DIODA. U načinu rada za mjerenje otpora, mjerni napon mnogih ispitivača manji je od izravnog pada napona na diodi, stoga, pri ispitivanju novih zaštitnih krugova, radni zaštitni krug može se malo razlikovati od neispravnog (u oba slučaja, ispitivač može pokazuju otpor reda veličine nekoliko desetaka kOhma). Uz provjeru kontinuiteta krugova "A" i "B" u odnosu na "0 V" u oba polariteta, ima smisla napraviti slično mjerenje između "A" i "B" (skakač koji uključuje otpor opterećenja linija RS-485 mora biti uklonjena).

Ovi krugovi ne bi trebali zvoniti ni na jednom polaritetu mjerenja (za "nove" zaštitne krugove).

Točniji zaključci može se učiniti ispitivanjem signala u liniji RS-485 pomoću osciloskopa. Mjeri se signal između linije “A” i “B” u blizini RS-485 ulaza uređaja i daljinskog upravljača. Sonda osciloskopa je instalirana na liniji "A", zajednička - na liniji "B" (ovdje morate biti oprezni, budući da neki osciloskopi imaju "zajednički" ulaz uzemljen preko kontakta za uzemljenje utikača, što može dovesti do izobličenja ili smetnje, osobito ako sustav već ima druge točke uzemljenja). Na osciloskopu bi trebali biti vidljivi bipolarni impulsi. Prijenos "1" odgovara pozitivnom polaritetu, prijenos "0" - negativnom polaritetu. Duljina jednog bita prenesene informacije je oko 0,1 ms. Uvjet za pouzdan prijem je sljedeći: ako je napon na ulazu prijemnika veći od 0,2 V, prihvaća se “1”, ako je manji od -0,2 V, prihvaća se “0”. Ako je napon u rasponu od -0,2 do 0,2 V, rezultat nije određen i nije zajamčena funkcionalnost RS-485. Stoga, pomoću osciloskopa, morate izmjeriti razine signala "0" i "1" i provjeriti zadovoljavaju li navedene uvjete. Na izlazu daljinskog upravljača, napon signala "1" obično je oko +4 V, napon "0" je oko -4 V. Na izlazu "S2000-PI" pri odašiljanju "0" napon će također biti oko -4 V, a pri prijenosu “1” " - oko + 0,4 V s uključenim jednim terminalnim otpornikom od 620 Ohma i oko 0,22 V - s dva terminalna otpornika. Pri prijelazu s "0" na "1", "S2000-PI" generira kratki (oko 0,03 ms) impuls s vrijednošću napona od oko +4 V. Ako signal ima zamah od 0 V do -4 V ili od + 4 V (ili +0,2 V za "S2000-PI") na 0 V, možemo zaključiti da je jedan od RS-485 vodova kratko spojen na krug "0 V".

RS-485 SUČELJE: OPIS I POVEZIVANJE

NovoSoft LLC

RS-485 je broj standarda koji je prvo usvojilo Udruženje elektroničke industrije (EIA). Sada se ovaj standard zove TIA/EIA-485 Električne karakteristike generatora i prijemnika za upotrebu u balansiranim digitalnim sustavima s više točaka(Električne karakteristike odašiljača i prijamnika koji se koriste u uravnoteženim digitalnim višetočkovnim sustavima).

među ljudima RS-485 je naziv popularnog sučelja koje se koristi u sustavima upravljanja industrijskim procesima za povezivanje kontrolera i druge opreme. Glavna razlika između RS-485 i također raširenog RS-232 je mogućnost kombiniranja nekoliko uređaja.

Opis RS-485 sučelja

RS-485 sučelje omogućuje razmjenu podataka između više uređaja jedan po jedan dvožilni vod komunikacije u half-duplex modu. Široko se koristi u industriji pri stvaranju automatiziranih sustava upravljanja procesima.

Brzina i domet

RS-485 omogućuje prijenos podataka brzinama do 10 Mbit/s. Maksimalni domet ovisi o brzini: pri brzini od 10 Mbit/s maksimalna duljina linije je 120 m, pri brzini od 100 kbit/s - 1200 m.

Broj povezanih uređaja

Broj uređaja spojenih na jednu liniju sučelja ovisi o vrsti primopredajnika koji se koriste u uređaju. Jedan odašiljač je dizajniran za kontrolu 32 standard prijemnici. Prijemnici su dostupni s ulaznim impedancijama od 1/2, 1/4, 1/8 standarda. Pri korištenju takvih prijamnika ukupan broj uređaja se može povećati na odgovarajući način: 64, 128 ili 256.

Protokoli i konektori

Norma ne standardizira format informacijskih okvira i protokol razmjene. Najčešće se za prijenos podatkovnih bajtova koriste isti okviri kao u RS-232 sučelju: početni bit, podatkovni bitovi, paritetni bit (ako je potrebno), stop bit.

Protokoli razmjene u većini sustava rade na principu "master"-"slave". Jedan uređaj na autocesti je glavni i inicira razmjenu slanjem zahtjeva podređenim uređajima koji se razlikuju po logičkim adresama. Jedan popularan protokol je Modbus RTU protokol.

Tip konektora i ožičenja također nije specificiran standardom. Postoje DB9 konektori, terminalni konektori itd.

Veza

Dijagram povezivanja

Na slici je prikazano lokalna mreža na temelju RS-485 sučelja, kombinirajući nekoliko primopredajnika.

Prilikom povezivanja morate ispravno spojiti signalne krugove, koji se obično nazivaju A i B. Obrnuti polaritet nije problem, ali uređaj neće raditi.

Najbolji medij za prijenos signala je kabel upletena parica.
Krajevi kabela moraju biti zatvoreni završni otpornici(obično 120 ohma).
Mreža mora biti postavljena prema topologiji sabirnice, bez grana.
Uređaje treba spojiti na kabel pomoću žica minimalna duljina.

Koordinacija

Završni otpornici osiguravaju da "otvoreni" kraj kabela odgovara ostatku linije, eliminirajući refleksiju signala.

Nazivna vrijednost otpornika odgovara karakterističnoj impedanciji kabela, a za kabele s upredenim paricama obično iznosi 100 - 120 Ohma. Na primjer, široko korišten UTP-5 kabel koji se koristi za Ethernet ima impedanciju od 100 ohma. Specijalni kablovi za RS-485 Belden marke 9841 ... 9844 - 120 Ohma. Druga vrsta kabela može zahtijevati drugačiju ocjenu.

Otpornici se mogu zalemiti na kontakte kabelskih konektora na krajnjim uređajima. Ponekad se otpornici montiraju u sam uređaj, a za spajanje otpornika morate instalirati kratkospojnik. U tom slučaju, kada je uređaj isključen, linija nije usklađena, a za normalan rad ostatka sustava mora biti spojen odgovarajući utikač.

Razine signala

RS-485 sučelje koristi uravnoteženu (diferencijalnu) shemu prijenosa signala. To znači da se razine napona na signalnim krugovima A i B mijenjaju izvan faze, kao što je prikazano na donjoj slici:

Odašiljač mora osigurati razinu signala od 1,5 V at maksimalno opterećenje(32 standardna ulaza i 2 terminalna otpornika) i ne više od 6 V u praznom hodu. Razine napona se mjere diferencijalno, jedna signalna žica u odnosu na drugu.

Na strani RS-485 prijamnika minimalna razina primljenog signala mora biti najmanje 200 mV.

Oscilogram realne razmjene

Dolje je prikazan oscilogram stvarne razmjene (zahtjev i početak odgovora) kada se dva VARIKONT regulatora razmjenjuju preko RS-485 sučelja (krug A u odnosu na krug B). Oscilogram pokazuje neke ključne točke u brojkama:

Uključite odašiljač glavnog upravljača. Nakon uključivanja slijedi pauza.
Početak prijenosa podataka je početni bit prvog okvira (okviri su slični RS-232 okvirima: početni bit, podatkovni bitovi, paritetni bit, stop bit).
Završetak prijenosa podataka je stop bit posljednjeg okvira.
Isključite odašiljač.
Omogućuje odašiljač pomoćnog upravljača.

Pomak

Kao što se može vidjeti na gornjem oscilogramu, u nedostatku signala postoji blagi pomak. Ovaj pomak je namijenjen zaštiti prijamnika od lažno pozitivnih rezultata.

Preporuča se stvoriti pomak nešto veći od 200 mV (zona nepouzdanosti ulaznog signala prema standardu). U ovom slučaju, krug A je "povučen" na pozitivni pol izvora, a krug B je "povučen" na "zajednički" pol. Jedna implementacija prednaponskog kruga prikazana je u nastavku:

Vrijednosti otpornika izračunavaju se na temelju potrebne pristranosti i napona napajanja. Na primjer, želimo dobiti prednapon od 250 mV s terminalnim otpornicima Rt = 120 Ohma i izvornim naponom od 12 V. Uzimajući u obzir da su 2 terminalna otpornika spojena paralelno i ne uzimajući u obzir opterećenje od prijemnika, dobivamo prednaponska struja I = U / R = 0,250 V / 60 ohma = 0,0042 A. Ukupni prednaponski otpor R = U / I = 12 V / 0,0042 A = 2857 ohma. Dobivamo Rcm = (2857 - 60) / 2 ~= 1400 Ohma. Odabiremo najbližu vrijednost - 1,3 ili 1,5 kOhm.

Primjerice, za prednapon koristimo otpornike od 1,5 kOhm i vanjski 12-voltni, galvanski izolirani izlaz napajanja regulatora VARIKONT, koji je vodeći u svom segmentu mreže.

Moguće su i druge opcije za implementaciju pristranosti, na primjer, distribuirani krug s velikim otpornicima na svakom čvoru. Prilikom postavljanja prednaponskih krugova treba uzeti u obzir da se čvor koji daje prednapon može isključiti ili potpuno ukloniti iz mreže.

Kada koristite galvanski izolirane primopredajnike (kao što je MAX1480), morate također koristiti galvanski izolirano napajanje, inače neće biti koristi od skupih primopredajnika.

Kada je pristranost prisutna, potencijal otvorenog kruga kruga A je pozitivan u odnosu na krug B, što može poslužiti kao vodič pri spajanju novog uređaja na kabel s neoznačenim žicama.

Izobličenje zbog neispravnog mrežnog ožičenja

Sukladnost s gornjim preporukama jamči normalan prijenos električnih signala do bilo koje točke u mreži na temelju RS-485 sučelja. Ako barem jedan od zahtjeva nije ispunjen, signal je izobličen. Evo, na primjer, oscilograma signala snimljenog na spojnoj točki prijemnika, koja se nalazi 15 metara od odašiljača i 30 metara od kraja linije, s uključenim i isključenim odgovarajućim otpornikom:

Sljedeći valni oblik pokazuje izobličenje signala koje se javlja kada se spoji na glavni usklađeni kabel s dugim odvodnikom od 3 metra:

Dani oscilogrami su tipični za velike brzine razmjena (1 Mbit/s i više). No, ni pri nižim brzinama ne treba zanemariti dane preporuke, čak i ako "već radi."

Prilikom programiranja aplikacija za kontrolere koji koriste RS-485 sučelje, potrebno je uzeti u obzir nekoliko točaka:

Prije početka dostave paketa potrebno je uključiti odašiljač. Iako neki izvori tvrde da izlaz može započeti odmah nakon uključivanja, preporučujemo pauzu jednaku ili dužu od trajanja prijenosa jednog okvira (uključujući početne i zaustavne bitove). U ovom slučaju, ispravan prijemni program ima vremena otkriti prolazne pogreške, normalizirati se i pripremiti za primanje prvog bajta podataka.
Nakon izdavanja zadnjeg bajta podataka, trebali biste također napraviti pauzu prije isključivanja RS-485 odašiljača. To je zbog činjenice da kontroler serijski priključak obično ima dva registra: paralelni ulaz za primanje podataka i izlaz pomaka za serijski izlaz. Regulator generira prekid prijenosa kada je ulazni registar prazan, kada su podaci već položeni u registar posmaka, ali još nisu izdani! Dakle, od trenutka prekida do gašenja odašiljača potrebno je napraviti pauzu. Približno trajanje pauze je 0,5 bita duže od okvira, za točan izračun Trebali biste pažljivo proučiti dokumentaciju za kontroler serijskog porta.