http://poradumo.pp.ua

Online Журнал-Світ порад.
Головна сторінка

RS-485: підключення та управління

RS-485 представляє собою стандарт, який був вперше прийнятий в Асоціації електронної промисловості. На сьогоднішній момент цей стандарт розглядає електричні характеристики всіляких приймачів і передавачів, що використовуються в різних балансних цифрових системах.

Що він собою являє?

RS-485: підключення та управління

Серед фахівців RS-485 являє собою назву досить популярного інтерфейсу, який активно використовується в різних промислових АСУТП для з'єднання декількох контролерів, а також безлічі інших пристроїв між собою. Головною відмінністю даного інтерфейсу від не менш поширеного RS-232 є те, що він передбачає об'єднання кількох видів обладнання.




За допомогою RS-485 забезпечується швидкісний обмін інформацією між декількома пристроями через єдину двопровідну лінію зв'язку в напівдуплексному режимі. Його досить широко використовують у сучасній промисловості в процесі формування АСУТП.

Дальність і швидкість

За допомогою даного стандарту досягається транслювання інформації на швидкості до 10 Мбіт/с, при цьому гранично можлива дальність буде безпосередньо залежати від того, з якою швидкістю транслюються дані. Таким чином, для забезпечення граничної швидкості дані можуть передаватися не далі ніж на 120 метрів, в той час як при швидкості 100 кбіт/с інформація транслюється більш ніж на 1200 метрів.

Кількість об'єднуваних пристроїв

RS-485: підключення та управління

Кількість пристроїв, які може об'єднувати в собі інтерфейс RS-485 буде безпосередньо залежати від того, які пристрої використовуються приймачі. Кожен передавач розрахований на одночасне керування 32 стандартними приймачами, однак при цьому потрібно розуміти, що є приймачі, вхідний опір яких становить 50 %, 25 % або навіть ще меншу частину від стандартного, і в разі використання такого обладнання загальна кількість пристроїв буде збільшуватися відповідно.




Роз'єми і протоколи

Кабель RS-485 не нормує якийсь певний формат інформаційних кадрів або протокол обміну. У переважній більшості випадків для передачі даних застосовуються точно такі ж кадри, які використовує RS-232 тобто біти даних, стоповий і стартовий біти, а також біт паритету в разі необхідності.

Робота протоколів обміну в більшості сучасних систем здійснюється за принципом «ведучий-ведений», тобто якийсь пристрій у мережі є провідним і бере на себе ініціативу обміну посилкою запитів між усіма підлеглими пристроями, які розрізняються між собою за логічними адресами. Найбільш популярним протоколом на сьогоднішній день є Modbus RTU.

Варто відзначити, що кабель RS-485 не має якогось певного типу з'єднувачів або ж розпаювання, тобто можуть зустрічатися клемні з'єднувачі, DB9 і інші.

Підключення

RS-485: підключення та управління

Найчастіше із застосуванням даного інтерфейсу зустрічається локальна мережа, що об'єднує в собі одночасно кілька приймачів.

Здійснюючи підключення RS-485 потрібно грамотно об'єднувати між собою сигнальні ланцюга, звані зазвичай А і В. В даному випадку переполюсовка є не такою страшною, просто підключені пристрої не будуть працювати.


Корисні поради

Використовуючи інтерфейс RS-485 вам слід враховувати декілька особливостей його роботи:

  • Найбільш оптимальне середовище для передачі сигналу – це кабель на основі витої пари.
  • Кінці кабелю в обов'язковому порядку потрібно заглушити за допомогою спеціалізованих термінальних резисторів.
  • Мережа, в якій використовується стандартний USB або RS-485 повинна пролагаться без будь-яких відгалужень по топології шини.
  • Пристрої повинні бути підключені до кабелю проводами мінімально можливої довжини.

В даному випадку найбільш оптимальне рішення для того, щоб прокласти інтерфейс RS-485 – це вита пара, так як вона відрізняється мінімально паразитних випромінюванням сигналу, а також відрізняється досить непоганий захист від наведень. Якщо обладнання буде працювати в умовах дуже високих зовнішніх перешкод, краще використовувати кабелі з екранованою крученою парою, при цьому екран кабелю об'єднується із захисним заземленням.

Узгодження

RS-485: підключення та управління

За допомогою термінальних резисторів стандартний USB або RS-485 забезпечує повноцінне узгодження відкритого кінця кабелю з наступною лінією, повністю виключаючи можливість відображення сигналу.

Номінальний опір резисторів є відповідним хвильовому опору кабелю і для тих кабелів, які ґрунтуються на кручений парі, в переважній більшості випадків складає приблизно 100-120 Ом. Приміром, досить популярний на сьогоднішній день кабель UTP-5 активно використовується в процесі прокладки Ethernet, має хвильовий опір 100 Ом. Для інших варіантів кабелю може використовуватися і який-небудь інший номінал.

Резистори в разі необхідності можуть запаиваться на контактах кабельних роз'ємів вже в кінцевих пристроях. Рідко резистори встановлюються в самому пристрої, внаслідок чого для підключення резистора доводиться встановлювати перемички. В даному випадку, якщо здійснюється відключення пристрою, лінія повністю рассогласовивается. І для того, щоб забезпечити нормальну роботу всієї решти системи, потрібно підключити погоджувальний заглушку.


Рівні сигналів

Порт RS-485 використовує балансних схему транслювання даних, тобто рівні напруги на сигнальних ланцюгах А і В будуть змінюватися в протифазі.

За допомогою датчика повинен забезпечуватися рівень сигналу 1.5 В при максимальному навантаженні, а також не більше 6 в тому випадку, якщо пристрій працює на холостому ходу. Рівень напруги вимірюється диференційно, кожен сигнальний провід щодо іншого.

Там, де знаходиться приймач, мінімальний рівень сигналу в будь-якому випадку повинен знаходитися на рівні не менше 200 мВ.

Зміщення

RS-485: підключення та управління

У тому випадку, якщо відсутній сигнал на сигнальних ланцюгах, відбувається незначне зміщення, яким забезпечується захист приймача від випадків помилкового спрацьовування.

Фахівці рекомендують здійснювати зсув трохи більше 200 мВ, так як дане значення є відповідним зоні недостовірності вхідного сигналу за стандартом. В даному випадку ланцюг А підтягується до позитивного полюса джерела, у той час як ланцюг В підтягується до загального.

Приклад

У відповідності з необхідним зсувом та напругою джерела живлення здійснюється розрахунок номіналів резисторів. Наприклад, якщо потрібно отримати зсув на рівні 250 мВ при використанні термінальних резисторів R T = 120 Ом при тому, що джерело має напругу 12 Ст. Враховуючи, що в даному випадку два резистора включені паралельно один одному і при цьому абсолютно не беруть до уваги навантаження з боку приймача, струм зміщення складає 00042 А, в той час як загальний опір ланцюга зсуву становить 2857 Ом. R см в даному випадку буде становити приблизно 1400 Ом, тому потрібно вибрати який-небудь найближчий номінал.

В якості прикладу буде використовуватися резистор 1.5 кОм, призначений для зміщення, а також зовнішній резистор на 12 вольт. Крім цього, в нашій системі є розв'язаний вихід блоку живлення контролера, який представляє собою провідне ланка в своєму сегменті ланцюга.

Звичайно, є маса інших варіантів реалізації зсуву, в яких використовується перетворювач RS-485 і інші елементи, але в будь-якому випадку, здійснюючи розміщення ланцюгів зсуву, потрібно враховувати те, що сайт, який буде його забезпечувати, періодично буде виключатися або навіть в кінцевому підсумку може бути повністю видалений з мережі.

Якщо є зміщення, то в такому випадку потенціал ланцюга А на холостому повністю ходу є позитивним по відношенню до ланцюга, що є орієнтиром, якщо буде підключатися новий пристрій до кабелю без маркування проводів.

Неправильна розводка і спотворення

RS-485: підключення та управління

Виконання зазначених вище рекомендацій дозволяє добитися нормальної передачі електричних сигналів в різні точки мережі, якщо в якості основи використовується протокол RS-485. Якщо не буде дотримано хоча б якийсь з вимог, будуть виникати спотворення сигналу. Найбільш помітні спотворення починають з'являтися у тому випадку, якщо швидкість обміну даними перевищує 1 Мбіт/з, однак насправді навіть у випадку менших швидкостей вкрай не рекомендується нехтувати зазначеними рекомендаціями, навіть якщо мережа «і так нормально працює».

Як програмувати?

У процесі програмування різних додатків, що працюють з пристроями, що використовують розгалужувач RS-485 і інші пристрої з цим інтерфейсом, потрібно враховувати кілька важливих моментів. Перерахуємо їх:

  • Перед тим, як буде починатися видача посилки, потрібно в обов'язковому порядку активувати передавач. Незважаючи на те що за інформацією певних джерел видача може здійснюватися відразу ж після включення, деякі експерти рекомендують спочатку витримати паузу, яка по часу буде дорівнює швидкості передачі одного кадру. В даному випадку коректна програма прийому встигне повністю визначити помилки перехідного процесу, проведе процедуру нормалізації і підготуватися до подальшого прийому даних.
  • Після того, як буде видано останній байт даних, також рекомендується витримати паузу перед тим, як відключати RS-485 пристрій. Зокрема, це пов'язано з тим, що в контролері послідовного порту найчастіше присутній одночасно два регістри, перший з яких є паралельним вхідним і призначається для прийому даних, в той час як другий є зсувними вихідним і використовується для послідовного виведення. Будь переривання передачі контролером формуються у разі спустошення вхідного регістра, коли інформація вже була надана в сдвиговый регістр, але ще не була видана. Саме за цієї причини після того, як буде перервана трансляція, потрібно витримати певну паузу перед відключенням передавача, яка повинна бути по часу приблизно на більше 0.5 біта, ніж кадр. Для здійснення більш точних розрахунків рекомендується детально вивчити технічну документацію використовуваного контролера послідовного порту.
  • Так як передавач, приймач і, можливо, конвертер RS-485 підключені до єдиної лінії, власний приймач буде сприймати також передачу, здійснювану власним передавачем. Нерідко трапляється так, коли в системах, що характеризуються довільним доступом до лінії, дана особливість використовується в процесі перевірки відсутності зіткнення між двома передавачами. У стандартних системах, працюючих в відповідності з принципом «ведучий-ведений», в процесі передачі рекомендується повністю закривати переривання від приймача.

Конфігурація формату «шина»

RS-485: підключення та управління

Даний інтерфейс передбачає можливість об'єднання пристроїв за форматом «шина», коли всі пристрої об'єднуються за допомогою єдиної пари проводів. В даному випадку лінія зв'язку в обов'язковому порядку повинна узгоджуватися кінцевими резисторами двох кінців.

Для забезпечення узгодження в даному випадку встановлюються резистори, що характеризуються опором 620 Ом. Вони встановлюються завжди на першому і останньому пристрої, підключеному до лінії. У переважній більшості сучасних пристроїв присутній також вбудований згода опір, який у разі необхідності можна включити в лінію допомогою установки спеціальної перемички на плату приладу.

Так як в стані поставки перемички встановлені спочатку, потрібно спочатку зняти їх з усіх пристроїв, відповідно, крім першого і останнього, підключених до лінії. В перетворювачах-повторителях моделі С2000-ПІ для кожного окремого виходу згода опір включається за допомогою перемикача, в той час як пристрої С2000-КС, а також С2000-До характеризуються вбудованим узгоджувальних опором, внаслідок чого перемичка, необхідна для його підключення, відсутня.

Для того щоб забезпечити більш довгу лінію зв'язку, рекомендується використовувати спеціалізовані повторювачі-ретранслятори, оснащені повністю автоматичним перемиканням напрямку передачі.

Конфігурація формату «зірка»

Будь-які відгалуження лінії RS-485 є небажаними, тому що в цьому випадку з'являється досить сильне спотворення сигналу, однак з практичної точки зору їх можна допустити в тому випадку, якщо присутня невелика довжина відгалуження. В даному випадку не потрібна установка узгоджувальних резисторів на окремих відгалуженнях.

В розподільній системі RS-485 управління якої здійснюється з пульта, якщо останній і пристрої підключені до однієї лінії, але живляться від різних джерел, потрібно буде об'єднувати ланцюга 0 В усіх пристроїв і пульта для того, щоб забезпечити вирівнювання їх потенціалів. Якщо дана вимога не буде дотримано, то в такому випадку пульт може мати нестійку зв'язок з пристроями. Якщо буде використовуватися кабель з кількома витими парами проводів, то в такому випадку для ланцюга вирівнювання потенціалів при необхідності може використовуватися повністю вільна пара. Крім усього іншого, передбачається також можливість застосування екранованої витої пари у тому випадку, якщо відсутнє заземлення екрана.

Що потрібно враховувати?

У переважній більшості струм, який проходить по дроту вирівнювання потенціалів, є досить маленьким, проте в тому випадку, якщо 0 пристроїв або ж самих джерел живлення будуть підключатися до декількох локальних шин заземлення, різниця потенціалів між різними ланцюгами 0 може становити кілька одиниць, а в деяких випадках навіть десятків вольт, в той час як струм, що протікає по ланцюзі вирівнювання потенціалів, може бути досить значним. Саме це є причиною того, що є нестійка зв'язок між пультом і пристроями, внаслідок чого вони навіть можуть виходити з ладу.

Саме з цієї причини потрібно виключити можливість ланцюга заземлення 0 або ж, як максимум, заземлювати дану ланцюг в якійсь певній точці. Також потрібно враховувати можливість взаємозв'язку між 0 та ланцюгом захисного заземлення, присутньої в тому обладнанні, яке використовується в системі ОПС.

На об'єктах, для яких характерна досить важка електромагнітна обстановка, передбачається можливість підключення даної мережі через кабель "кручена пара". У даному випадку може бути менша гранична дальність, так як ємність кабелю є більш високою.

of your page -->

Популярні поради

загрузка...