Lungime maximă cablu 485 Rs. O descriere detaliată a standardului EIA485 (RS485). Distorsiuni din cauza cablajului incorect al rețelei

În tehnologia modernă, schimbul de informații între diverse dispozitive. Și pentru aceasta trebuie să transferați date ambele către distante scurte, iar pentru distante semnificative, de ordinul kilometrilor. Unul dintre aceste tipuri de transfer de date este comunicarea între dispozitive prin interfața RS-485.

Acolo unde este necesar să se transmită date prin RS 485.

Unul dintre cele mai comune exemple de utilizare a dispozitivelor pentru schimbul de date este. Contoarele de energie electrică, unite într-o singură rețea, sunt dispersate în dulapuri, celule de comutație și chiar substații situate la o distanță considerabilă unele de altele. În acest caz, interfața este utilizată pentru a trimite date de la unul sau mai multe dispozitive de măsurare.

Sistemul „un metru – un modem” este implementat activ pentru a transfera date către serviciile companiilor de furnizare a energiei din centrele de contorizare ale caselor private și întreprinderilor mici.

Un alt exemplu: primirea datelor de la terminalele de protecție releu microprocesor în timp real, precum și accesul centralizat la acestea în scopul efectuării modificărilor. În acest scop, terminalele sunt conectate printr-o interfață de comunicație într-un mod similar, iar datele de la aceasta ajung la computerul instalat la dispecer. Dacă protecția este declanșată, personalul de exploatare are posibilitatea de a obține imediat informații despre locația și natura deteriorării circuitelor de alimentare.

Dar cea mai dificilă problemă rezolvată de interfețele de comunicare sunt sistemele de control centralizate pentru procese complexe de producție – sistemele automate de control al proceselor. Operatorul unei instalații industriale are pe birou un computer, pe afișajul căruia vede starea curentă a procesului: temperaturi, productivitate, unități pornite și oprite, modul lor de funcționare. Și are capacitatea de a controla toate acestea cu un ușor clic al mouse-ului.

Calculatorul face schimb de date cu controlerele - dispozitive care convertesc comenzile de la senzori într-un limbaj înțeles de mașină și conversia inversă: din limba mașinii în comenzi de control. Comunicarea cu controlerul, precum și între diferite controlere, se realizează prin interfețe de comunicare.

Interfața RS-232 este fratele mai mic al RS 485.

Este imposibil să nu menționăm măcar pe scurt interfața RS-232, care se mai numește și serială. Unele laptop-uri au un conector pentru portul corespunzător, iar unele dispozitive digitale (aceleași terminale de protecție a releului) sunt echipate cu ieșiri pentru comunicare folosind RS-232.

Pentru a face schimb de informații, trebuie să le puteți transmite și primi. În acest scop există un transmițător și un receptor de semnal. Sunt disponibile pe fiecare dispozitiv. Mai mult, ieșirea transmițătorului unui dispozitiv (TX) este conectată la intrarea receptorului altui dispozitiv (RX). Și, în consecință, de-a lungul celuilalt conductor într-un mod similar, semnalul se mișcă în direcția opusă.

Aceasta oferă un mod de comunicare semi-duplex, adică receptorul și transmițătorul pot funcționa simultan. Datele prin cablu RS-232 se pot deplasa într-o direcție și în cealaltă în același timp.

Dezavantajul acestei interfețe este imunitatea scăzută la zgomot. Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că semnalul din cablul de conectare atât pentru recepție, cât și pentru transmisie este format în raport cu un fir comun - pământul. Orice interferență care există chiar și într-un cablu ecranat poate duce la eșec de comunicare și pierderea de biți individuali de informații. Și acest lucru este inacceptabil atunci când se gestionează mecanisme complexe și costisitoare, unde orice greșeală este un accident, iar pierderea comunicării înseamnă un timp lung de nefuncționare.

Prin urmare, este folosit în principal pentru mici conexiuni temporare ale unui laptop la dispozitiv digital, de exemplu, pentru a configura configurația inițială sau pentru a remedia erori.

Organizarea interfeței RS-485.

Principala diferență dintre RS-458 și RS-232 este că toate receptoarele și transmițătoarele funcționează pe o pereche de fire, care este linia de comunicație. Firul de împământare nu este utilizat în acest caz, iar semnalul din linie este generat prin metoda diferențială. Se transmite simultan pe două fire („A” și „B”) în formă inversă.

Dacă ieșirea transmițătorului este logic „0”, atunci conductorului „A” i se aplică un potențial zero. Pe conductorul „B” este generat un semnal „nu 0”, adică „1”. Dacă emițătorul emite „1”, se întâmplă invers.

Ca rezultat, obținem o schimbare a tensiunii semnalului între două fire, reprezentând pereche răsucită. Orice interferență care intră în cablu modifică tensiunea relativă la masă în mod egal pe ambele fire ale perechii. Dar tensiunea semnalului util se formează între fire și, prin urmare, nu suferă deloc de potențialele de pe ele.

Procedura pentru schimbul de date între dispozitive prin RS-485.

Toate dispozitivele conectate prin interfața RS-485 au doar două terminale: „A” și „B”. Pentru a vă conecta la rețea partajată Aceste terminale sunt conectate într-un circuit paralel. Pentru a face acest lucru, un lanț de cabluri este așezat de la un dispozitiv la altul.

În acest caz, este nevoie de eficientizarea schimbului de date între dispozitive, stabilindu-se ordinea de transmitere și recepție, precum și formatul datelor transmise. În acest scop este folosit Instrucțiuni Speciale, numit protocol.

Există multe protocoale de schimb de date prin interfața RS-485, cel mai des folosit este Modbas. Să vedem pe scurt cum funcționează cel mai simplu protocol și ce alte probleme trebuie rezolvate cu ajutorul acestuia.

De exemplu, să ne uităm la o rețea în care un dispozitiv colectează date din mai multe surse de date. Acesta ar putea fi un modem și un grup de contoare de energie electrică. Pentru a ști de la ce contor vor veni datele, fiecărui transceiver i se atribuie un număr unic pentru o anumită rețea. Numărul este, de asemenea, atribuit emițătorului-receptor modem.

Când este timpul să colectăm date despre consumul de energie, modemul generează o solicitare. În primul rând, este transmis un impuls de pornire, prin care toate dispozitivele înțeleg că un cuvânt cod este pe cale să sosească - un mesaj format dintr-o secvență de zerouri și unu. În ea, primii biți vor corespunde numărului de abonat din rețea, restul vor fi date, de exemplu, o comandă pentru a transmite informațiile necesare.

Toate dispozitivele primesc mesajul și compară numărul abonatului apelat cu al lor. Dacă se potrivesc, comanda trimisă ca parte a cererii este executată. Dacă nu, dispozitivul își ignoră textul și nu face nimic.

În același timp, în multe protocoale, se trimite înapoi confirmarea că comanda a fost acceptată pentru execuție sau executată. Dacă nu există niciun răspuns, dispozitivul expeditor poate repeta solicitarea de un anumit număr de ori. Dacă încă nu există niciun răspuns, sunt generate informații de eroare legate de eșecul canalului de comunicație cu abonatul silențios.

Este posibil să nu existe răspuns nu numai în cazul unei avarii. Dacă există interferențe puternice în canalul de comunicare, care totuși pătrunde acolo, este posibil ca comenzile să nu ajungă la destinație. Ele sunt, de asemenea, supuse distorsiunii și nu sunt recunoscute corect.

Executarea incorectă a comenzii nu poate fi permisă, prin urmare, în pachetele de date sunt introduse în mod evident informații redundante - o sumă de control. Se calculează după o anumită lege, prescrisă în protocol, pe partea de transmisie. La recepție se numără verifica suma dupa acelasi principiu si se compara cu cel transmis. Dacă se potrivesc, recepția este considerată reușită și comanda este executată. Dacă nu, dispozitivul trimite un mesaj de eroare către partea care trimite.

Cerințe pentru conexiunile prin cablu.

Pentru a conecta dispozitive cu interfața RS-485, se folosesc cabluri torsadate. Deși o pereche de fire este suficientă pentru a transmite date, cablurile cu cel puțin două sunt de obicei folosite, astfel încât să fie asigurată o rezervă.

Pentru protectie mai buna Cablurile sunt ecranate împotriva interferențelor, iar ecranele de-a lungul întregii linii sunt conectate între ele. În acest scop, pe lângă bornele „A” și „B”, dispozitivele aflate în legătură au un terminal „COM”. Linia este legată la pământ într-un singur punct, de obicei în locația controlerului, modemului sau computerului. Este interzis să faceți acest lucru în două puncte pentru a evita interferența care va curge inevitabil pe ecran din cauza diferenței de potențial la punctele de împământare.

Cablurile sunt conectate numai în serie între ele, nu se pot face ramuri. Pentru a se potrivi cu linia, la capătul său este conectat un rezistor cu o rezistență de 120 Ohmi (aceasta este impedanța caracteristică a cablului).

Instalare generală linii de cablu interfața este o sarcină simplă. Va fi mult mai dificil să configurați echipamentul, ceea ce va necesita oameni cu cunoștințe speciale.

Pentru a înțelege mai bine funcționarea interfeței RS-485, vă sugerăm să urmăriți următorul videoclip:

Interfețele RS-485 și RS-422 sunt descrise în standarde ANSI EIA/TIA-485-A și EIA/TIA-422. Interfața RS-485 este cea mai comună în automatizarea industrială. Este utilizat de rețelele industriale Modbus, Profibus DP, ARCNET, BitBus, WorldFip, LON, Interbusși multe rețele non-standard. Acest lucru se datorează faptului că, conform tuturor indicatorilor principali această interfață este cel mai bun dintre toate posibil la nivelul actual de dezvoltare tehnologică. Principalele sale avantaje sunt:

schimb de date bidirecțional printr-o singură pereche de fire răsucite;
să lucreze cu mai multe transceiver conectate la aceeași linie, adică capacitatea de a organiza o rețea;
lungime mare a liniei de comunicație;
viteza de transfer destul de mare.

2.3.1. Principii de construcție

Transmisia semnalului diferential

Se bazează pe interfața RS-485 metoda de transmisie diferentiala semnal, când tensiunea corespunzătoare nivelului unuia logic sau zero nu se măsoară de la sol, ci se măsoară ca diferență de potențial între două linii de transmisie: Data + și Data - (Fig. 2.1). În acest caz, tensiunea fiecărei linii în raport cu masă poate fi arbitrară, dar nu trebuie să depășească intervalul -7...+12 V [ - TIA ].

Receptoarele de semnal sunt diferențiale, adică percepe doar diferența dintre tensiunile de pe liniile Data + și Data -. Când diferența de tensiune este mai mare de 200 mV, până la +12 V, se consideră că linia este setată la una logică; la o tensiune mai mică de -200 mV, până la -7 V - un zero logic. Tensiunea diferențială la ieșirea transmițătorului, în conformitate cu standardul, trebuie să fie de cel puțin 1,5 V, prin urmare, cu un prag de răspuns al receptorului de 200 mV, interferența (inclusiv căderea de tensiune pe rezistența ohmică a liniei) poate avea o oscilație de 1,3 V peste nivelul de 200 mV. O marjă atât de mare este necesară pentru operarea pe linii lungi cu rezistență ohmică ridicată. De fapt, această marjă de tensiune este cea care determină lungimea maximă a liniei de comunicație (1200 m) la viteze mici transmisie (mai puțin de 100 kbit/s).

Datorită simetriei liniilor față de „pământ”, interferența este indusă în ele, similare ca formă și mărime. Într-un receptor cu intrare diferențială, semnalul este izolat prin scăderea tensiunilor de pe linii, deci după scădere tensiunea de zgomot este zero. În condiții reale, când există o ușoară asimetrie a liniilor și a sarcinilor, interferența nu este complet suprimată, ci este atenuată semnificativ.

Pentru a minimiza sensibilitatea liniei de transmisie la interferența electromagnetică, se utilizează o pereche de fire răsucite. Curenții induși în spire adiacente din cauza fenomenului de inducție electromagnetică, conform „regula gimletului”, se dovedesc a fi dirijați unul către celălalt și sunt compensați reciproc. Gradul de compensare este determinat de calitatea cablului și de numărul de spire pe unitate de lungime.

„A treia” stare de ieșire

Orez. 2.1. Conectarea a trei dispozitive cu o interfață RS-485 folosind un circuit cu două fire

A doua caracteristică a transmițătorului de interfață RS-485 D (D - „Driver”) este capacitatea de a comuta treptele de ieșire la „a treia” (rezistență ridicată) cu un semnal (Driver Enable) (Fig. 2.1). Pentru a face acest lucru, ambele tranzistoare ale etapei de ieșire ale transmițătorului sunt oprite. Prezența celei de-a treia stări permite schimbul semi-duplex între oricare două dispozitive conectate la linie folosind doar două fire. Dacă în fig. 2.1 transmisia este efectuată de dispozitiv, iar recepția este efectuată de dispozitiv, apoi ieșirile transmițătoarelor sunt transferate într-o stare de înaltă rezistență, adică, de fapt, numai receptoarele sunt conectate la linie, în timp ce impedanța de ieșire a transmițătorilor nu devia linia.

Transferul transmițătorului de interfață în a treia stare se realizează de obicei printr-un semnal RTS (Solicitare de trimis) Port COM.

Interfață cu patru fire

Interfața RS-485 are două versiuni: cu două fireȘi cu patru fire. Două fire folosit pentru semi-duplex transferuri(Fig. 2.1), când informația poate fi transmisă în ambele sensuri, dar în momente diferite. Pentru full duplex (duplex) transmisiile folosesc patru linii de comunicație: două transmit informații într-o direcție, iar alte două transmit informații în sens opus (Fig. 2.2).

Dezavantajul unui circuit cu patru fire (Fig. 2.2) este necesitatea de a specifica strict dispozitivele master și slave în faza de proiectare a sistemului, în timp ce într-un circuit cu două fire orice dispozitiv poate acționa atât ca master, cât și ca slave. Avantajul unui circuit cu patru fire este capacitatea de a transmite și de a primi simultan date, ceea ce este uneori necesar atunci când se implementează unele protocoale complexe de schimb.

Modul de recepție a ecoului

Orez. 2.2. Conexiune cu patru fire a dispozitivelor cu interfață RS-485

Dacă receptorul nodului de transmisie este pornit în timpul transmisiei, atunci nodul de transmisie primește propriile semnale. Acest mod se numește „receive echo” și este de obicei setat de un microcomutator de pe placa de interfață. Recepție eco folosit uneori în protocoale de transmisie complexe, dar mai des acest mod este dezactivat.

Împământare, izolație galvanică și protecție împotriva trăsnetului

Dacă porturile RS-485 conectate la linia de transmisie sunt situate la o distanță mare unul de celălalt, atunci potențialul lor de masă poate varia foarte mult. În acest caz, pentru a evita defectarea etajelor de ieșire ale microcircuitelor transceiver-uri Interfața (transceiver) ar trebui să utilizeze izolație galvanică între portul RS-485 și masă. Dacă diferența de potențial la pământ este mică, în principiu, un conductor poate fi utilizat pentru a egaliza potențialele, dar această metodă nu este utilizată în practică, deoarece aproape toate interfețele comerciale RS-485 sunt izolate galvanic (a se vedea, de exemplu, NL- Convertor 232C sau repetor de interfață NL-485C de la RealLab!).

Interfața este protejată de trăsnet folosind dispozitive de protecție cu descărcare în gaz și semiconductor, vezi secțiunea „Protecția împotriva interferențelor”.

2.3.2. Parametri standard

Recent, au apărut multe cipuri transceiver cu interfață RS-485, care au capacități mai largi decât cele stabilite de standard. Cu toate acestea, pentru a asigura compatibilitatea dispozitivelor între ele, este necesar să se cunoască parametrii descriși în standard (vezi Tabelul 2.2).

2.3.5. Eliminarea incertitudinii de linie

Când transmițătoarele tuturor dispozitivelor conectate la linie sunt în a treia stare (de înaltă rezistență), starea logică a liniei și intrările tuturor receptoarelor este nedefinită. Pentru a elimina această incertitudine, intrarea neinversoare a receptorului este conectată printr-un rezistor la magistrala de alimentare, iar intrarea inversoare este conectată la magistrala de masă. Valorile rezistoarelor sunt alese astfel încât tensiunea dintre intrări să devină mai mare decât pragul de răspuns al receptorului (+200 mV).

Deoarece aceste rezistențe sunt conectate în paralel cu linia de transmisie, pentru a se asigura că linia se potrivește cu interfața, este necesar ca rezistența echivalentă la intrarea în linie să fie egală cu 120 ohmi.

De exemplu, dacă rezistențele utilizate pentru a elimina incertitudinea de linie sunt de 450 ohmi fiecare, atunci rezistența de terminare a liniei ar trebui să fie de 130 ohmi, atunci rezistența echivalentă a circuitului ar fi 114.120 ohmi. Pentru a găsi tensiunea diferenţială de linie în starea a treia a tuturor transmiţătoarelor (vezi Fig. 2.6), trebuie să ţineţi cont de faptul că un alt rezistor de 120 Ohm şi până la 32 de receptoare cu o rezistenţă diferenţială de intrare de 12 kOhm sunt conectate la capătul opus al liniei în configurația standard. Apoi, la tensiunea de alimentare (Fig. 2.6), tensiunea diferenţială de linie va fi egală cu +272 mV, ceea ce satisface cerinţa standardului.

2.3.6. Prin curenți

Într-o rețea bazată pe interfața RS-485, poate exista o situație în care două transmițătoare sunt pornite simultan. Dacă unul dintre ele se află în starea logică, iar al doilea este în starea zero logic, atunci un curent mare „prin” curge de la sursa de alimentare la sol, limitat doar de rezistența scăzută a celor două tranzistoare deschise. întrerupătoare. Acest curent poate deteriora tranzistoarele din treapta de ieșire a emițătorului sau poate cauza declanșarea circuitului de protecție a acestora.

Această situație este posibilă nu numai din cauza erorilor grave din software, ci și dacă întârzierea dintre momentul opririi unui emițător și pornirii celuilalt este incorect setată. Dispozitivul slave nu trebuie să transmită date până când dispozitivul expeditor nu a terminat de transmis. Repetoarele de interfață trebuie să detecteze începutul și sfârșitul transmisiei de date și, în conformitate cu acestea, să comute transmițătorul în starea activă sau a treia.

2.3.7. Alegerea cablului

În funcție de viteza de transmisie și de lungimea necesară a cablului, puteți utiliza fie un cablu special conceput pentru interfața RS-485, fie aproape orice pereche de fire. Cablul, conceput special pentru interfața RS-485, este o pereche torsadată cu o impedanță caracteristică de 120 Ohmi.

Pentru o bună suprimare a interferențelor emise și recepționate, este important să aveți un număr mare de spire pe unitate de lungime a cablului, precum și parametri identici ai tuturor firelor.

Când utilizați transceiver de interfață neizolate, în plus față de firele de semnal din cablu, este necesar să furnizați o altă pereche răsucită pentru a conecta circuitele de împământare ale interfețelor conectate. Dacă există izolare galvanică a interfețelor, aceasta nu este necesară.

Cablurile pot fi ecranate sau nu. Fără experimentare, este foarte dificil să decideți dacă este nevoie de un ecran. Totuși, având în vedere că costul unui cablu ecranat nu este mult mai mare, este întotdeauna mai bine să folosiți un cablu cu ecran.

La viteze mici de transmisie și DC Căderea de tensiune pe rezistența ohmică a cablului joacă un rol important. Astfel, un cablu standard pentru interfața RS-485 cu o secțiune transversală de 0,35 mm pătrați are o rezistență ohmică de 48,5 * 2 = 97 Ohmi cu o lungime de 1 km. Cu o rezistență terminală de 120 ohmi, cablul va acționa ca un divizor de tensiune cu un factor de divizare de 0,55, adică tensiunea la ieșirea cablului va fi de aproximativ 2 ori mai mică decât la intrare. Aceasta limitează lungimea permisă a cablului pentru viteze de transmisie mai mici de 100 kbit/s.

Pentru mai mult frecvente inalte lungimea admisă a cablului scade odată cu creșterea frecvenței (Fig. 2.7) și este limitată de pierderile de cablu și de efect tremurături frontale impulsuri. Pierderile constau în căderea de tensiune pe rezistența ohmică a conductorilor, care crește la frecvențe înalte datorită deplasării curentului la suprafață (efectul de piele) și pierderilor în dielectric. De exemplu, atenuarea semnalului în cablul Belden 9501PVC este de 10 dB (3,2 ori) la 20 MHz și 0,4 dB (4,7%) la 100 kHz cu o lungime a cablului de 100 m.

2.3.8. Depășirea limitelor

Standardul RS-485 permite conectarea a cel mult 32 de receptoare la un transmițător. Această valoare este limitată de puterea etajului de ieșire al emițătorului cu o impedanță standard de intrare a receptorului de 12 kOhm. Numărul de sarcini (receptoare) poate fi mărit folosind emițătoare mai puternice, receptoare cu impedanță de intrare mai mare și repetoare de semnal intermediare (repetoare de interfață). Toate aceste metode sunt utilizate în practică atunci când este necesar, deși depășesc cerințele standardului.

În unele cazuri, trebuie să conectați dispozitive pe o distanță mai mare de 1200 m sau să conectați mai mult de 32 de dispozitive la o singură rețea. Acest lucru se poate face folosind repetoare ( repetoare , repetoare) interfață. Repeatorul este instalat între două segmente ale liniei de transmisie, primește semnalul unui segment, restabilește marginile impulsurilor și îl transmite folosind un transmițător standard către al doilea segment (Fig. 2.5). Astfel de repetoare sunt de obicei bidirecționale și izolate galvanic. Un exemplu este repetorul NL-485C de la RealLab! . Fiecare repetor vă permite să adăugați 31 de dispozitive standard la linie și să măriți lungimea liniei cu 1200 m.

O metodă comună pentru creșterea numărului de sarcini de linie este utilizarea receptoarelor cu impedanță de intrare mai mare decât standardul EIA/TIA-485 (12 kΩ). De exemplu, cu o impedanță de intrare a receptorului de 24 kOhm, 64 de receptoare pot fi conectate la un transmițător standard. Chipurile transceiver pentru interfața RS-485 sunt deja produse cu capacitatea de a conecta 64, 128 și 256 de receptoare într-un singur segment de rețea (www.analog.com/RS485). Rețineți că creșterea numărului de sarcini prin creșterea impedanței de intrare a receptoarelor duce la o scădere a puterii semnalului transmis de-a lungul liniei și, în consecință, la o scădere a imunității la zgomot.

2.3.9. Interfețe RS-232 și RS-422

Interfața RS-422 este folosită mult mai puțin frecvent decât RS-485 și, de regulă, nu pentru crearea unei rețele, ci pentru conectarea a două dispozitive pe o distanță lungă (până la 1200 m), deoarece interfața RS Fig. 2.9. Conectarea a două module convertizoare de interfață RS-232/RS-422 Diferenţial

Diferenţial

Suma maximă receptori

Lungimea maximă a cablului

Viteza maxima transferuri

30 Mbit/s**

Tensiune de ieșire în modul comun

Tensiune de linie sub sarcină

Impedanta de sarcina

Curent de scurgere în starea „a treia”.

Interval admisibil de semnale la intrarea receptorului

Sensibilitatea receptorului

Impedanța de intrare a receptorului

Notă. **Viteza de transmisie de 30 Mbit/s este asigurată de elementul de bază modern, dar nu este standard.

* EIA- Asociația Industrielor Electronice - asociație a industriei electronice. TIA - Asociația Industriei Telecomunicațiilor - asociație a industriei telecomunicațiilor. Ambele organizații dezvoltă standarde.

Toate dispozitivele RS-485 sunt instalate pe o singură magistrală. Autobuzul folosește două linii pentru date ( AȘi B), în timp ce adesea este convenabil să așezați și două linii pentru alimentarea cu energie - GNDȘi +12V(sau altă tensiune de alimentare).

Firul A de pe toate dispozitivele este conectat la blocul de borne marcat A, firul B este întotdeauna conectat la B.

Trebuie utilizat cablul cu pereche torsadată: datele RS-485 (liniile A și B) trebuie să formeze o pereche torsadată. Dacă același cablu este utilizat pentru alimentarea dispozitivelor, atunci este necesar să acordați atenție secțiunii transversale a conductorilor: o cădere de tensiune pe o linie lungă poate duce la nefuncționarea dispozitivelor. În cele din urmă, ar trebui să alegeți un cablu ecranat.

La instalare, este convenabil să folosiți un cablu cu miez flexibil. Mai jos sunt date exemple:

Nume	Flexibil	Secțiunea conductorului (mm^2)	Răsucire pereche	Ecran	Preț aproximativ, $/m	Notă
ParLan Patch F/UTP 4x2x0.60	da	0.2	da	bandă polimerică din aluminiu	0.5	utilizați două perechi separate pentru alimentare
KSPEVG 2x2x0,35	da	0.35	da	bandă polimerică din aluminiu	0.4	doar la comanda
KDVEVG 2x2x0,50	da	0.5	da	tresă	1
KDVEVG 2x2x0,35	da	0.35	da	tresă	0.8
KIS-V 2x2x0,60	da	0.6	da	tresă	1.1

De asemenea, puteți utiliza o pereche răsucită CAT5 obișnuită pentru Ethernet pentru a așeza magistrala - o diagramă standard de conectare este prezentată mai jos (impedanța caracteristică tipică a unui astfel de cablu este de 100 ohmi).

Folosind un cablu de rețea de categoria 5 pentru a pune magistrala RS-485

Semnal magistrala RS-485	Firul
datele A	alb-verde
datele B	verde
sursa de alimentare (12V sau alta)	portocale
sursa de alimentare (12V sau alta)	alb-portocaliu
nefolosit	albastru
nefolosit	alb-albastru
masă de alimentare (GND)	alb-brun
masă de alimentare (GND)	maro

Când este conectat dispozitive externe la placa Wiren prin magistrala RS-485, trebuie să conectați nu numai liniile de date A și B, ci și teren(fir comun) al controlerului Wiren Board și al dispozitivelor externe. Conectarea unui fir comun este necesară când se conectează la un port RS-485 neizolat și este recomandată când se conectează la un port izolat galvanic.

Terminalul comun este desemnat, în funcție de echipament, ca SC, SG, G, GND, masă sau referință. Pe controlerele Wiren Board acest terminal este desemnat GND. Când vă conectați la un port izolat, trebuie să vă conectați la o masă izolată a acestui port terminale („GND iso”).

Dacă magistrala dumneavoastră este mai lungă de 100 de metri, este indicat să instalați un rezistor terminal la capătul acestuia (aproximativ 150 Ohmi, mai multe detalii pe Wikipedia). Pentru linii lungi, există, de asemenea, recomandări de a termina conductoarele de cablu neutilizate la ambele capete.

Conectarea dispozitivelor

Terminale pentru magistrala RS-485

Firul A de pe toate dispozitivele este conectat la blocul de borne marcat A, firul B este întotdeauna conectat la B. Pe placa Wiren, lângă blocurile de borne A și B, există blocuri de borne GND și Vout - puteți conecta imediat liniile de alimentare (verificați mai întâi cerințele de alimentare ale dispozitivelor dvs.!).

Life Hack: deoarece există o linie întinsă în interiorul plăcii Wiren, după conectarea acesteia la magistrală, tensiunea pe linia A va fi mai mare decât pe linia B cu aproximativ 0,5 V. Prin urmare, atunci când conectați periferice puteți determina cu ușurință liniile de magistrală cu un voltmetru. Dar, desigur, este de preferat codificarea culorilor conductorilor.

Informații suplimentare

Linia diferențială oferă o bună imunitate la zgomot. Lungimea liniei de până la 1200 de metri.
Când așezați un autobuz, trebuie să respectați anumite reguli, dar pentru transmiterea într-un singur apartament, orice cablu este potrivit și chiar și ramuri sunt posibile.

Gama maximă posibilă a unei linii RS-485 este determinată în principal de caracteristicile cablului și de mediul electromagnetic de la locul de operare. Când utilizați un cablu cu diametrul miezului

0,5 mm (secțiune de aproximativ 0,2 mm pătrați) Lungimea liniei RS-485 – nu mai mult de 1200 m,

cu o secțiune transversală de 0,5 mp. mm – nu mai mult de 3000 m.

Folosind un cablu cu o secțiune transversală a miezului mai mică de 0,2 metri pătrați. mm nedorit.

Dacă linia RS-485 este lungă (de la 100 m), utilizarea perechii răsucite este obligatorie.

Pentru a conecta dispozitive la interfața RS-485, este necesar să conectați contactele „A” și „B” ale dispozitivelor la liniile A și, respectiv, B ale interfeței. Interfața RS-485 implică utilizarea unei conexiuni de tip „autobuz” între dispozitive, atunci când toate dispozitivele sunt conectate prin interfață printr-o pereche de fire (liniile A și B), potrivite la ambele capete cu rezistențe potrivite (Figura 1).

Figura 1. Diagrama de conectare a dispozitivelor la interfața trunk RS-485

Pentru potrivire se folosesc rezistențe cu o rezistență de 620 ohmi, care sunt instalate pe primul și ultimul dispozitiv din linie. Majoritatea dispozitivelor au un rezistor de potrivire încorporat, care poate fi inclus în linie prin instalarea unui jumper („jumper”) pe placa dispozitivului. Deoarece jumperii sunt instalați în starea de livrare, ele trebuie îndepărtate pe toate dispozitivele, cu excepția primului și ultimului din linia RS-485. În convertoarele repetoare S2000-PI, rezistența de potrivire pentru fiecare ieșire RS-485 (izolată și neizolată) este activată de comutatoare. Dispozitivele „S2000-K” și „S2000-KS” nu au o rezistență de potrivire încorporată și un jumper pentru conectarea acestuia. Dacă acest tip de dispozitiv este primul sau ultimul din linia RS-485, este necesar să instalați o rezistență de 620 Ohm între bornele „A” și „B”. Acest rezistor este inclus cu dispozitivul. Telecomanda „S2000M” (“S2000”) poate fi instalată oriunde pe linia RS-485. Dacă este primul sau ultimul dispozitiv din linie, între bornele „A” și „B” este instalat un rezistor de terminare de 620 ohmi (inclus în livrare). Ramurile pe linia RS-485 sunt nedorite, deoarece cresc distorsiunea semnalului în linie, dar sunt practic acceptabile pentru lungimi scurte de ramuri (nu mai mult de 50 de metri). Rezistoarele de terminare nu sunt instalate pe ramuri individuale. Se recomandă realizarea de ramuri lungi folosind repetoare S2000-PI, așa cum se arată în Figura 2.

Figura 2. Construirea unei rețele RS-485 cu topologie în stea folosind repetoare

Figura 3. Mărirea lungimii liniei RS-485 folosind repetoare de interfață

De exemplu, convertorul-repetitor de interfețe cu izolație galvanică „S2000-PI” vă permite să măriți lungimea liniei cu maximum 1500 m, asigură izolare galvanicăîntre segmentele de linie şi deconectează automat segmentele scurtcircuitate ale interfeței RS-485.

Fiecare segment izolat al liniei RS-485 trebuie să fie potrivit pe ambele părți - la început și la sfârșit. Ar trebui să acordați atenție includerii rezistențelor de potrivire în fiecare segment al liniei RS-485: acestea ar trebui să fie pornite de întrerupătoarele din repetoarele S2000-PI și nu de jumperii în dispozitive, deoarece întrerupătoarele nu conectează doar rezistența de potrivire. , dar și ieșire la tensiunea de polarizare a liniei RS-485 necesară pentru operatiune adecvata aceste repetoare. Atenţie! Circuitele „0V” ale segmentelor de linie izolate nu sunt combinate între ele. În plus, dispozitivele izolate nu pot fi alimentate de la o sursă de alimentare comună pentru a evita cuplarea galvanică prin circuite de putere comune.
Folosind repetitoarele S2000-PI, puteți face ramuri lungi din trunchiul principal RS-485 pentru a construi o topologie în stea. În acest caz, atât segmentul din care este făcută ramificația, cât și fiecare dintre ramuri trebuie să fie potrivite, așa cum se arată în Figura 2. O atenție deosebită trebuie acordată faptului că trebuie instalate rezistențele de potrivire de pe „S2000-PI” prin comutatoare.
Următoarele informații au fost furnizate de asistența tehnică Bolid în timpul corespondenței.
Dacă telecomanda în sine este pierdută, vă recomandăm să utilizați programul de setări rs-485 din telecomandă pentru a crește parametrul „pauză înainte de a răspunde prin RS-232” la 2.
Dacă dispozitivul „S2000-2” este pierdut, dar telecomanda este vizibilă, vă recomandăm să verificați dacă rezistențele de capăt de linie R=620 Ohm sunt instalate corect și dacă dispozitivele „0V” sunt conectate. Pe toate dispozitivele, cu excepția telecomenzii „S2000”, rezistența potrivită este conectată dacă jumperul corespunzător este instalat pe placa dispozitivului. Rezistoarele de terminare trebuie plasate pe primul și ultimul dispozitiv.
Dacă toate cerințele de interfață sunt îndeplinite, cauza problemei poate fi o întrerupere a uneia dintre liniile RS485 ("A" sau "B") sau un scurtcircuit la "0 V", o buclă de alarmă a dispozitivului sau o suprafață împământă. (de exemplu, din cauza unui cadru metalic al ușii prin cablu. O întrerupere a uneia dintre liniile RS-485 nu va duce neapărat la pierderea comunicării cu toate dispozitivele dacă circuitele „0 V” ale dispozitivelor și „S2000-PI” ” sunt combinate și linia RS-485 este scurtă. Dar în acest caz, nivelurile semnalului - semnalele RS-485 vor fi în afara intervalului care garantează recunoașterea lor corectă de către receptor. Un scurtcircuit la „0 V” poate apărea și în circuitele de protecție ale oricăruia dintre dispozitive ca urmare a defecțiunii diodei de protecție (o diodă Zener cu o putere mare de disipare admisă a impulsului) sau din cauza unui defect de fabricație, de exemplu, ca urmare a instalării unei diode de protecție în mod greșit polaritate.Un astfel de dispozitiv nu numai că poate avea probleme de comunicare cu telecomanda prin RS-485, dar poate interfera și cu toate dispozitivele din ramura izolată.
Pentru început, puteți suna linia cu un tester pentru a vă asigura că nu există întrerupere sau scurtcircuit în linie sau ieșirile dispozitivului RS-485 la „0 V”. Când testați ieșirile „A” și „B” ale dispozitivelor, trebuie să aveți în vedere că, în scop de protecție, aceste ieșiri sunt bypassate cu diode de protecție, cu catodul conectat la ieșirea protejată și anodul la „0 V”. Prin urmare, într-un dispozitiv de lucru, în polaritate directă (sonda pozitivă a testerului este conectată la ieșire, sonda negativă - la „0 V”), ieșirile nu ar trebui să sune, ci în polaritate inversă (sonda negativă a testerul este conectat la ieșire), în funcție de valoarea tensiunii de măsurare, testerul poate prezenta o rezistență scăzută corespunzătoare căderii de tensiune directă pe diodă (adică aproximativ 0,6 - 0,7 V). Dacă ieșirea sună la 0 V în orice polaritate, aceasta indică „sudarea” diodei de protecție. Dacă ieșirea sună în polaritatea opusă celei specificate, acest lucru poate indica un defect de fabricație ( instalare incorectă dioda de protectie).
De asemenea, vă atragem atenția asupra faptului că designul circuitelor de protecție RS-485 în noile versiuni ale dispozitivelor a fost modificat (de exemplu, pentru Signals-20P - începând cu versiunea 2.04). Circuitele de protecție „noi” care pot fi reparate nu sună nici în polaritate directă, nici inversă. IMPORTANT: circuitele trebuie testate cu un tester ÎN MOD DE TESTARE DIODE. În modul de măsurare a rezistenței, tensiunea de măsurare la multe testere este mai mică decât căderea de tensiune directă pe diodă, prin urmare, la testarea noilor circuite de protecție, un circuit de protecție funcțional poate diferi puțin de unul defect (în ambele cazuri, testerul poate arată o rezistență de ordinul a câteva zeci de kOhmi). Pe lângă verificarea continuității circuitelor „A” și „B” în raport cu „0 V” în ambele polarități, este logic să se facă o măsurătoare similară între „A” și „B” (jumperul care include rezistența de sarcină a trebuie îndepărtată linia RS-485).

Aceste circuite nu trebuie să sune la nicio polaritate de măsurare (pentru circuite de protecție „noi”).

Concluzii mai exacte poate fi realizat prin examinarea semnalului din linia RS-485 folosind un osciloscop. Se măsoară semnalul dintre linia „A” și „B” de lângă intrarea RS-485 a dispozitivului și telecomandă. Sonda osciloscopului este instalată pe linia „A”, cea comună - pe linia „B” (trebuie să fiți atenți aici, deoarece unele osciloscoape au o intrare „comună” împământată prin pinul de împământare al mufei, ceea ce poate introduce distorsiuni sau interferențe, mai ales dacă sistemul are deja și alte puncte de împământare). Pulsurile bipolare ar trebui să fie vizibile pe osciloscop. Transmisia „1” corespunde polarității pozitive, transmisia „0” – polaritatea negativă. Lungimea unui bit de informație transmisă este de aproximativ 0,1 ms. Condiția pentru o recepție fiabilă este următoarea: dacă tensiunea la intrarea receptorului este mai mare de 0,2 V, „1” este acceptat, dacă este mai mic de -0,2 V, „0” este acceptat. Dacă tensiunea este în intervalul de la -0,2 la 0,2 V, rezultatul nu este determinat și funcționalitatea RS-485 nu este garantată. Prin urmare, folosind un osciloscop, trebuie să măsurați nivelurile semnalelor „0” și „1” și să vă asigurați că acestea îndeplinesc condițiile specificate. La ieșirea telecomenzii, tensiunea semnalului „1” este de obicei de aproximativ +4 V, tensiunea „0” este de aproximativ -4 V. La ieșirea „S2000-PI” la transmiterea „0”, tensiunea va fi de asemenea fi de aproximativ -4 V, iar la transmiterea „1” „ - aproximativ + 0,4 V cu un rezistor terminal de 620 Ohm pornit și aproximativ 0,22 V - cu două rezistențe terminale. La trecerea de la „0” la „1”, „S2000-PI” generează un impuls scurt (aproximativ 0,03 ms) cu o valoare a tensiunii de aproximativ +4 V. Dacă semnalul are o variație de la 0 V la -4 V sau de la +4 V (sau +0,2 V pentru „S2000-PI”) la 0 V, putem concluziona că una dintre liniile RS-485 este scurtcircuitată la circuitul „0 V”.

INTERFATA RS-485: DESCRIERE SI CONECTARE

NovoSoft LLC

RS-485 este numărul standardului adoptat pentru prima dată de Electronics Industry Association (EIA). Acum se numește acest standard TIA/EIA-485 Caracteristicile electrice ale generatoarelor și receptorilor pentru utilizare în sisteme multipunct digitale echilibrate(Caracteristicile electrice ale emițătorilor și receptoarelor utilizate în sistemele multipunct digitale echilibrate).

printre oameni RS-485 este numele unei interfețe populare utilizate în sistemele de control al proceselor industriale pentru a conecta controlere și alte echipamente. Principala diferență dintre RS-485 și RS-232, de asemenea, răspândit, este capacitatea de a combina mai multe dispozitive.

Descrierea interfeței RS-485

Interfața RS-485 permite schimbul de date între mai multe dispozitive pe rând linie cu două fire comunicații în mod semi-duplex. Utilizat pe scară largă în industrie la crearea sistemelor automate de control al proceselor.

Viteza si raza de actiune

RS-485 oferă transmisie de date la viteze de până la 10 Mbit/s. Gama maximă depinde de viteză: la o viteză de 10 Mbit/s lungimea maximă a liniei este de 120 m, la o viteză de 100 kbit/s - 1200 m.

Numărul de dispozitive conectate

Numărul de dispozitive conectate la o linie de interfață depinde de tipul de transceiver utilizate în dispozitiv. Un transmițător este proiectat să controleze 32 standard receptori. Receptoarele sunt disponibile cu impedanțe de intrare de 1/2, 1/4, 1/8 din standard. La utilizarea unor astfel de receptoare, numărul total de dispozitive poate fi mărit corespunzător: 64, 128 sau 256.

Protocoale și conectori

Standardul nu standardizează formatul cadrelor de informații și protocolul de schimb. Cel mai adesea, aceleași cadre sunt folosite pentru a transmite octeți de date ca în interfața RS-232: bit de pornire, biți de date, bit de paritate (dacă este necesar), bit de oprire.

Protocoalele de schimb din majoritatea sistemelor funcționează pe principiul „master”-„slave”. Un dispozitiv de pe autostradă este master și inițiază schimbul prin trimiterea de cereri către dispozitivele slave, care diferă în adrese logice. Un protocol popular este protocolul Modbus RTU.

Tipul de conectori și cablaj, de asemenea, nu sunt specificate de standard. Există conectori DB9, conectori terminale etc.

Conexiune

Schema de conectare

Imaginea arată reteaua locala bazat pe interfața RS-485, combinând mai multe transceiver.

La conectare, trebuie să conectați corect circuitele de semnal, numite de obicei A și B. Inversarea polarității nu este o problemă, dar dispozitivul nu va funcționa.

Cel mai bun mediu de transmisie a semnalului este pe cablu pereche răsucită.
Capetele cablului trebuie acoperite rezistențe terminale(de obicei 120 ohmi).
Rețeaua trebuie așezată conform topologiei magistralei, fără ramuri.
Dispozitivele trebuie conectate la cablu folosind fire lungime minima.

Coordonare

Rezistoarele terminale asigură că capătul „deschis” al cablului se potrivește cu restul liniei, eliminând reflexia semnalului.

Valoarea nominală a rezistențelor corespunde impedanței caracteristice a cablului, iar pentru cablurile cu perechi răsucite este de obicei de 100 - 120 Ohmi. De exemplu, cablul UTP-5 utilizat pe scară largă pentru Ethernet are o impedanță de 100 ohmi. Cabluri speciale pentru RS-485 marca Belden 9841 ... 9844 - 120 Ohmi. Un alt tip de cablu poate necesita o evaluare diferită.

Rezistoarele pot fi lipite la contactele conectorilor cablurilor de la dispozitivele terminale. Uneori, rezistențele sunt montate în dispozitiv și pentru a conecta rezistența trebuie să instalați un jumper. În acest caz, atunci când dispozitivul este deconectat, linia este nepotrivită, iar pentru funcționarea normală a restului sistemului, trebuie conectată o mufă potrivită.

Nivelurile semnalului

Interfața RS-485 utilizează o schemă de transmisie de semnal echilibrată (diferențială). Aceasta înseamnă că nivelurile de tensiune pe circuitele de semnal A și B se schimbă defazate, așa cum se arată în figura de mai jos:

Transmițătorul trebuie să furnizeze un nivel de semnal de 1,5 V la capacitate maximă(32 de intrări standard și 2 rezistențe terminale) și nu mai mult de 6 V la repaus. Nivelurile de tensiune sunt măsurate diferențial, un fir de semnal față de altul.

Pe partea receptorului RS-485, nivelul minim al semnalului primit trebuie să fie de cel puțin 200 mV.

Oscilograma schimbului real

Mai jos este o oscilogramă a schimbului real (cererea și începutul răspunsului) atunci când două controlere VARIKONT schimbă prin interfața RS-485 (circuitul A în raport cu circuitul B). Oscilograma arată câteva puncte cheie în numere:

Porniți transmițătorul controlerului principal. Există o pauză după pornire.
Începutul transmisiei de date este bitul de început al primului cadru (cadrele sunt similare cu cadrele RS-232: bit de pornire, biți de date, bit de paritate, bit de oprire).
Finalizarea transmisiei de date este bitul de oprire al ultimului cadru.
Opriți transmițătorul.
Activează transmițătorul controlerului slave.

Decalaj

După cum se poate observa în oscilograma de mai sus, în absența unui semnal există deplasare usoara. Acest offset este destinat să protejeze receptorii de fals pozitive.

Se recomandă crearea unui offset de puțin mai mult de 200 mV (zonă de nesiguranță a semnalului de intrare conform standardului). În acest caz, circuitul A este „tras” la polul pozitiv al sursei, iar circuitul B este „tras” la polul „comun”. O implementare a circuitului de polarizare este prezentată mai jos:

Valorile rezistoarelor sunt calculate pe baza polarizării necesare și a tensiunii de alimentare. De exemplu, dorim să obținem o polarizare de 250 mV cu rezistențe terminale Rt = 120 Ohmi și o tensiune sursă de 12 V. Având în vedere că 2 rezistențe terminale sunt conectate în paralel și neținând cont de sarcina de la receptoare, obținem o curent de polarizare I = U / R = 0,250 V / 60 ohmi = 0,0042 A. Rezistența totală a circuitului de polarizare R = U / I = 12 V / 0,0042 A = 2857 ohmi. Se obține Rcm = (2857 - 60) / 2 ~= 1400 Ohm. Alegem cea mai apropiată valoare - 1,3 sau 1,5 kOhm.

De exemplu, folosim rezistențe de 1,5 kOhm și o ieșire externă de 12 volți, izolată galvanic a sursei de alimentare a controlerului VARIKONT, care este lider în segmentul său de rețea, pentru polarizare.

Alte opțiuni pentru implementarea polarizării sunt posibile, de exemplu, un circuit distribuit cu rezistențe mari la fiecare nod. La plasarea circuitelor de polarizare, ar trebui să se țină seama de faptul că nodul care furnizează polarizarea poate fi dezactivat sau eliminat complet din rețea.

Atunci când utilizați transceiver izolate galvanic (cum ar fi MAX1480), trebuie să utilizați și o sursă de alimentare izolată galvanic, altfel nu veți beneficia de transceiver-uri scumpe.

Când este prezentă polarizarea, potențialul circuitului deschis al circuitului A este pozitiv în raport cu circuitul B, care poate servi drept ghid atunci când conectați un nou dispozitiv la un cablu cu fire neetichetate.

Distorsiuni din cauza cablajului incorect al rețelei

Respectarea recomandărilor de mai sus garantează transmiterea normală a semnalelor electrice în orice punct al rețelei pe baza interfeței RS-485. Dacă cel puțin una dintre cerințe nu este îndeplinită, semnalul este distorsionat. Iată, de exemplu, oscilogramele unui semnal preluat la punctul de conectare al receptorului, situat la 15 metri de transmițător și la 30 de metri de capătul liniei, cu rezistența de potrivire pornită și oprită:

Următoarea formă de undă arată distorsiunea semnalului care apare atunci când este conectat la cablul principal potrivit cu o atingere lungă de 3 metri:

Oscilogramele date sunt tipice pentru viteze mari schimb (1 Mbit/s și mai sus). Cu toate acestea, chiar și la viteze mai mici, recomandările date nu trebuie neglijate, chiar dacă „funcționează deja”.

Când programați aplicații pentru controlere care utilizează interfața RS-485, există câteva puncte de luat în considerare:

Înainte de a începe livrarea coletului, trebuie să porniți transmițătorul. Deși unele surse susțin că ieșirea poate începe imediat după pornire, recomandăm o pauză egală sau mai mare decât durata transmisiei unui cadru (inclusiv biții de pornire și oprire). În acest caz, programul de recepție corect are timp să detecteze erori tranzitorii, să se normalizeze și să se pregătească pentru a primi primul octet de date.
După emiterea ultimului octet de date, ar trebui să faceți o pauză înainte de a opri transmițătorul RS-485. Acest lucru se datorează faptului că controlerul port serial are de obicei două registre: o intrare paralelă pentru primirea datelor și o ieșire cu deplasare pentru ieșire serială. Controlerul generează o întrerupere a transmisiei atunci când registrul de intrare este gol, când datele au fost deja așezate în registrul de deplasare, dar nu au fost încă emise! Prin urmare, din momentul întreruperii și până când transmițătorul este oprit, trebuie să faceți o pauză. Durata aproximativă a pauzei este cu 0,5 biți mai lungă decât cadrul, pt calcul precis Ar trebui să studiați cu atenție documentația pentru controlerul portului serial.