RS-485: připojení a ovládání

RS-485 je standard, který byl nejprve přijat společností Electronic Industry Association. Dosud se tato norma zabývá elektrickými charakteristikami všech druhů přijímačů a vysílačů používaných v různých vyvážených digitálních systémech.

Co to je?

Mezi odborníky RS-485 je docela populární název rozhraní, který je široce používán v různých průmyslových systémů řízení procesů pro připojení několika regulátorů, stejně jako celou řadu dalších zařízení, mezi nimi. Hlavním rozdílem mezi rozhraním nejméně časté RS-232 je, že poskytuje pro Unii současně z několika typů zařízení.

Pomocí RS-485 je možné mezi několika zařízeními provádět vysokorychlostní výměnu informací pomocí jediné dvouvodičové komunikační linky v polo-duplexním režimu. Je široce používán v moderním průmyslu v procesu vytváření automatizovaného systému řízení procesů.

Rozsah a rychlost

Pomocí tohoto standardu je dosaženo přenosu informací rychlostí až 10 Mb / s, zatímco maximální možný rozsah bude přímo záviset na rychlosti, s jakou se data vysílají. Pro zajištění maximální rychlosti mohou být data přenášena ne více než 120 metrů, zatímco při rychlosti 100 kbit / s se informace vysílají o více než 1200 metrů.

Počet zařízení, která mají být připojena

Počet zařízení, které mohou integrovat rozhraní RS-485, bude záviset přímo na tom, které transceivery se v zařízení používají. Každý vysílač je určen pro současné ovládání 32 standardními přijímače, ale mělo by být zřejmé, že tam jsou přijímače, je vstupní impedance je 50%, 25% nebo dokonce menší část standardu, a v případě použití jako zařízení celkového počtu zařízení se odpovídajícím způsobem zvýší.

Konektory a protokoly

Kabel RS-485 nestandardizuje žádný konkrétní formát informačních rámců ani protokol výměny. Ve většině případů pro přenos dat přesně stejnými rámy, který používá RS-232, to znamená, že počet datových bitů, start a stop bity a paritní bity, pokud je to nutné.

komunikační protokoly pracují ve většině moderních systémů se provádí na „master-slave“, to znamená, že nějaké zařízení v síti, je předním a předpokládá, že žádost o výměnný zasláním iniciativu ze všech slave zařízení se liší v logických adres. Nejoblíbenějším dosavadním protokolem je Modbus RTU.

Mělo by být poznamenáno, že kabel RS-485 také nemá žádné specifické typy konektorů nebo kabeláže, tj. Konektory terminálu, DB9 a další.

Připojení

Nejčastěji s využitím tohoto rozhraní existuje lokální síť, která kombinuje několik vysílačů současně.

Při připojování RS-485 je nutné spojit signálový obvod, obvykle nazývaný A a B. V takovém případě není polarita v opačném směru tak strašná, jednoduše připojená zařízení nebudou fungovat.

Užitečné tipy

Pomocí rozhraní RS-485 byste měli zvážit několik funkcí jeho provozu:

• Nejoptimálnějším prostředkem pro přenos signálu je kabel s kroucenou dvojlinkou.
• Konce kabelu musí být tlumeny pomocí speciálních koncových rezistorů.
• Síť, která používá standardní nebo USB RS-485, by měla být bez problémů položena topologie autobusu.
• Zařízení musí být připojena k kabeláž kabeláže minimální možné délky.

V tomto případě je nejoptimálnějším řešením pro pokládku rozhraní RS-485 kroucený pár, Protože je charakterizován minimálním parazitním vyzařováním signálu, má také velmi dobrou ochranu proti rušení. Pokud bude zařízení pracovat v podmínkách příliš vysokého vnějšího rušení, je lepší používat kabely se stíněným krouceným párem, zatímco štít kabelu je kombinován s ochrannou zeminou.

Harmonizace

Pomocí koncových rezistorů standardní nebo USB RS-485 zajišťuje úplné přizpůsobení otevřeného konce kabelu následující čárou, čímž zcela vyloučí možnost odrazu signálu.

Nominální odpor rezistoru odpovídá vlnovému odporu kabelu a pro ty kabely založené na krouceném páru je ve většině případů přibližně 100-120 ohmů. Například poněkud populární kabel UTP-5, který je aktivně používán při pokládání sítě Ethernet, má impedanci 100 ohmů. U ostatních možností kabelů může být použito jiné hodnocení.

V případě potřeby mohou být na kontaktech kabelových konektorů u koncových zařízení utěsněny. Zřídka se v samotném zařízení instalují odpory, což znamená, že pro připojení odporu jsou zapotřebí propojky. V tomto případě, pokud je zařízení vypnuté, linka zcela nesouhlasí. Aby bylo zajištěno normální fungování zbytku systému, musíte připojit odpovídající zástrčku.

Hladiny signálů

Port RS-485 používá vyvážený schéma přenosu dat, tj. Úrovně napětí na signálních obvodech A a B se změní v antifázi.

Snímač by měl poskytnout úroveň signálu 1,5 V při maximálním zatížení a ne více než 6 V v případě, že je zařízení ve volnoběžných otáčkách. Úroveň napětí se měří diferenciálně, každá signální linka se vztahuje k druhé.

Pokud je přijímač umístěn, minimální úroveň přijatého signálu by měla být v každém případě na úrovni minimálně 200 mV.

Ofset

V případě, že na signálních obvodech není žádný signál, dochází k mírnému zkreslení, které chrání přijímač před falešnými poplachy.

Odborníci doporučují posun o něco více než 200 mV, protože tato hodnota odpovídá zóně nespolehlivosti vstupního signálu podle standardu. V tomto případě je řetězec A přitahován k kladnému pólu zdroje, zatímco řetězec B je tažen ke společnému.

Příklad:

V souladu s potřebným posunem a napětím napájení se provádí výpočet jmenovité hodnoty odporů. Například, pokud chcete získat zaujatost při 250 mV pomocí koncových rezistorů R_T = 120 ohmů, že zdroj má napětí 12 V. Vzhledem k tomu v tomto případě, že jsou připojeny dva rezistory paralelně vůči sobě navzájem a jsou absolutně nebere v úvahu zatížení na straně přijímače je klidový proud je 0,0042 A, zatímco celkový odpor Předpětí je 2857 ohmů. R_cm v tomto případě bude přibližně 1400 Ohm, takže musíte vybrat nejbližší denominaci.

Jako příklad se použije odpor 1,5 kΩ určený pro zkreslení, stejně jako externí odpor 12 voltů. Navíc je v našem systému odpojený výstup napájecího zdroje regulátoru, který je předním článkem v jeho obvodu.

Samozřejmě, že existuje mnoho dalších provedení předpojatosti, které používají rozhraní RS-485 a další prvky, ale v každém případě je prováděcí ujednání zkreslení obvodů, je nutné vzít v úvahu skutečnost, že na místě, které bude poskytovat ji bude pravidelně vypnout nebo dokonce skončit lze zcela odstranit ze sítě.

V případě posunutí je potenciál obvodu A při volnoběhu kladný vzhledem k okruhu B, což je vodítko, pokud je k kabelu připojeno nové zařízení bez označení vodičů.

Nesprávné zapojení a zkreslení

Provedení výše uvedených doporučení umožňuje dosáhnout normálního přenosu elektrických signálů do různých míst v síti, pokud se jako základ používá protokol RS-485. Pokud není splněna některá z požadavků, dojde k narušení signálu. Nejvýraznější deformace se začínají objevovat v případě, je-li rychlost přenosu dat je více než 1 Mbit / s, ale ve skutečnosti, a to i v případě nižších rychlostech se nedoporučuje ignorovat tato doporučení, a to i v případě, že síť je „v pohodě funguje.“

Jak programovat?

V procesu programování různých aplikací, které pracují se zařízeními s rozbočovačem RS-485 a dalšími zařízeními s tímto rozhraním, je třeba zvážit několik důležitých bodů. Seznamujeme je:

• Před odesláním zásilky musíte vysílač bezpodmínečně aktivovat. Navzdory skutečnosti, že podle některých zdrojů může být vydávání vydáno okamžitě po zařazení, někteří odborníci doporučují zpočátku, aby vydrželi pauzu, která se v čase rovná rychlosti přenosu jednoho snímku. V takovém případě bude mít správný program příjmu dostatek času k tomu, aby plně zjistil chyby přechodného procesu, provedl normalizační postup a připravil se na následný příjem dat.
• Po vydání posledního datového bajtu se doporučuje pozastavit i před odpojením zařízení RS-485. Zejména je to dáno tím, že sériový port řadiče často současně přítomny dva registry, z nichž první je rovnoběžná s přívodem a je určena pro příjem dat, zatímco druhý řadicí výstup se používá i pro sériový výstup. Jakékoli přerušené převody od regulátoru se generují, když je vstupní registr prázdný, když informace byly již poskytnuty do posuvného registru, ale dosud nebyly vydány. Z tohoto důvodu je po přerušení vysílání nutné před vypnutím vysílače určitou pauzu, která by měla být přibližně o 0,5 bit delší než rámeček. Pro přesnější výpočty se doporučuje podrobně studovat technickou dokumentaci použitého řadiče sériového portu.
• Vzhledem k tomu, že vysílač, přijímač a případně RS-485 je připojen k jedné lince, vlastní přijímač bude vnímat jako převod provádí vlastní vysílač. Často se stává, když v systémech charakterizovaných náhodným přístupem k trati je tato funkce používána při procesu kontroly nepřítomnosti kolize mezi dvěma vysílači. Ve standardních systémech pracujících v souladu se zásadou "master-slave" se doporučuje zcela přerušit přerušení z přijímače během přenosu.

Konfigurace formátu "sběrnice"

Toto rozhraní umožňuje kombinovat zařízení ve formátu "sběrnice", když jsou všechna zařízení kombinována s jediným párem vodičů. V tomto případě musí komunikační linka nutně koordinovat koncové odpory obou konců.

Pro zajištění konzistence v tomto případě jsou rezistory nastaveny, charakterizované odporem 620 ohmů. Ty jsou vždy instalovány na prvním a posledním zařízení připojeném k linii. Ve většině moderních zařízení je také vestavěná odpovídající odolnost, která může být v případě potřeby součástí linky instalací speciálního propojky na desce zařízení.

Vzhledem k tomu, že propojky jsou zpočátku instalovány ve stavu dodání, musíte je nejdříve odstranit ze všech zařízení, s výjimkou prvního a posledního, připojeného k linii. Opakovač převodníky Model S2000-PI pro jednotlivé výstupní impedanční přizpůsobení se zapíná spínačem, přičemž zařízení S2000-COP a vyznačuje C2000-K integrovaným zakončovacím impedance, přičemž můstek, nezbytné pro jeho připojení není k dispozici.

Aby bylo možné poskytnout delší komunikační linku, doporučuje se používat specializované repeatery-repeatery vybavené plně automatickým přepínáním směru přenosu.

Konfigurace formátu Star

Každá větev v řádcích RS-485, nejsou žádoucí, protože v tomto případě je dostatečně silná deformace signálu, ale z praktického hlediska, mohou zabránit v případě, že existuje malá délka větví. V tomto případě není nutné instalovat zakončovací odpory na jednotlivých větvích.

Distribuční systém RS-485, který je ovládán z panelu, a je-li poslední zařízení připojeno ke stejné lince, ale jsou napájeny z různých zdrojů, budete muset kombinovat 0 všechna zařízení řetězce a dálkový ovladač, aby bylo zajištěno vyrovnání jejich potenciál. Není-li tento požadavek splněn, konzola může mít nestabilní komunikaci se zařízeními. Je-li použit kabel s několika kroucenými dvojicemi vodičů, pak v případě potenciálního vyrovnávacího obvodu může být v případě potřeby použito zcela volné dvojice. Mezi jiným je také možné použít stíněný kroucený pár v případě, že neexistuje žádná ochranná zem.

Co musíte zvážit?

Výhodně většina proudu, který prochází drát vyrovnání potenciálů, je dostatečně malý, ale v případě, 0 V zařízení nebo samotné zdroje energie jsou spojeny s několika místních sběrnic, které jsou základem potenciální rozdíl mezi různými obvody 0 V může být několik jednotek, a v některých případech i desítky voltů, zatímco proud protékající vyrovnání potenciálů okruhu může být poměrně významné. To je častou příčinou skutečnost, že je nestabilní spojení mezi dálkovým ovladačem a zařízením, takže mohou dokonce selhat.

Z tohoto důvodu je nutné eliminovat možnost uzemnění obvodu 0 V nebo maximálně uzemnění tohoto obvodu v určitém konkrétním bodě. Je také nutné vzít v úvahu možnost vztahu mezi 0 V a obvodem ochranného uzemnění přítomným v zařízení používaném v systému OPS.

Na místech, kde je typické poměrně těžké elektromagnetické prostředí, lze předpokládat, že tato síť může být propojena stíněným krouceným dvojbodovým kabelem. V tomto případě může existovat menší omezovací rozsah, protože kapacita kabelu je vyšší.