RS-485: свързване и управление

RS-485 е стандарт, който за първи път е приет от Асоциацията за електронна индустрия. Досега този стандарт разглежда електрическите характеристики на всички видове приемници и предаватели, използвани в различни балансирани цифрови системи.

Какво е това?

Сред специалистите RS-485 е името на доста популярен интерфейс, който се използва активно в различни системи за управление на индустриални процеси, за да се свържат множество контролери, както и много други устройства помежду им. Основната разлика в този интерфейс от не по-малко разпространено RS-232 е, че той осигурява едновременна комбинация от няколко вида оборудване.

С помощта на RS-485 е възможно да се осъществява високоскоростен обмен на информация между няколко устройства чрез единна двужична комуникационна линия в половин дуплексен режим. Той е широко използван в съвременната индустрия в процеса на създаване на автоматизирана система за контрол на процесите.

Обхват и скорост

С помощта на този стандарт се постига излъчване на информация със скорост до 10 Mbps, а максималният възможен диапазон директно зависи от скоростта, с която се излъчват данните. По този начин, за да се осигури максимална скорост, данните могат да се предават на не повече от 120 метра, докато със скорост 100 kbit / s информацията се излъчва с повече от 1200 метра.

Брой устройства, които трябва да бъдат свързани

Броят на устройствата, които могат да се комбинират интерфейс RS-485, пряко ще зависи от какво устройство се използва приемо-предаватели. Всеки предавател е предназначена за едновременния контрол 32 от стандартните приемници, но това трябва да се разбира, че има приемници, входно съпротивление е 50%, 25% или дори по-малка част от стандарта, а в случай на използване на такова оборудване общия брой устройства ще се увеличи съответно.

Конектори и протоколи

Кабелът RS-485 не стандартизира нито един конкретен формат на информационните кадри или протокола за обмен. В повечето случаи за трансфер на данни използват се същите кадри, които използват RS-232, т.е. битове за данни, битове за спиране и стартиране и паритет, ако е необходимо.

комуникационни протоколи работят в повечето съвременни системи се извършва на принципа "майстор-роб", тоест нещо като устройство в мрежата е водещата и приема заявка за обмен чрез изпращане на инициативата сред всички подчинени устройства се различават по логически адреси. Най-популярният протокол до момента е Modbus RTU.

Трябва да се отбележи, че кабелът RS-485 също няма специфичен тип съединители или окабеляване, т.е. терминални съединители, DB9 и други.

връзка

Най-често с използването на този интерфейс има локална мрежа, която комбинира няколко трансивъра едновременно.

Провеждане на RS-485 връзка, трябва да умело комбинират помежду сигнални вериги, наричани най-често А и Б. В този случай, обръщането не е толкова страшно, просто свързани устройства няма да работят.

Полезни съвети

Използвайки интерфейса RS-485, трябва да обмислите няколко функции на неговата работа:

• Най-оптималната среда за предаване на сигнала е усукана двойка кабели.
• Краищата на кабела трябва да бъдат натиснати чрез специализирани терминални резистори.
• Мрежа, използваща стандартен или USB RS-485, трябва да се постави без никакви топологията на автобуса.
• Устройствата трябва да са свързани кабелно окабеляване минималната възможна дължина.

В този случай най-оптималното решение за полагане на интерфейса RS-485 е усукана двойка, Тъй като се характеризира с минимално паразитно излъчване на сигнала, той също има много добра защита срещу смущения. Ако оборудването ще работи в условия на прекалено висока външна намеса, е по-добре да използвате кабели с екранирана усукана двойка, докато щитът на кабела се комбинира със защитната пръст.

съгласие

С помощта на терминални резистори, стандартен или USB RS-485 осигурява пълно съвпадение на отворения край на кабела със следната линия, напълно премахвайки възможността за отражение на сигнала.

Номиналното съпротивление на резисторите съответства на съпротивлението на вълната на кабела и на тези кабели, които се основават на усуканата двойка, в повечето случаи тя е приблизително 100-120 ома. Например, доста популярният UTP-5 кабел, който се използва активно в процеса на полагане на Ethernet, има импеданс от 100 ома. За други кабелни опции може да се използва и друг рейтинг.

Резисторите, ако е необходимо, могат да бъдат запечатани върху контактите на кабелните съединители, които са вече в крайните устройства. Рядко резисторите са инсталирани в самото устройство, което означава, че са необходими съединителни скоби за свързване на резистора. В този случай, ако устройството е изключено, линията напълно не е съгласна. И за да се осигури нормална работа на останалата част от системата, трябва да свържете съответния щепсел.

Нива на сигнала

Портът RS-485 използва балансирана схема за предаване на данни, т.е. нивата на напрежение на сигналните вериги А и В ще се променят в антифузата.

Сензорът трябва да осигурява ниво на сигнала от 1,5 V при максимално натоварване и не повече от 6 V в случай, че устройството е на празен ход. Нивото на напрежението се измерва диференциално, като всяка сигнална линия е относителна спрямо другата.

Когато приемникът е разположен, минималното ниво на приетия сигнал във всеки случай трябва да бъде на ниво не по-малко от 200 mV.

изместване

В случай, че няма сигнал за сигналните схеми, има леко отклонение, което предпазва приемника от фалшиви аларми.

Експертите препоръчват преместване на малко над 200 mV, тъй като тази стойност съответства на зоната на ненадеждност на входния сигнал в съответствие със стандарта. В този случай веригата А се издърпва към положителния полюс на източника, докато веригата В се изтегля към общото.

пример

В съответствие с необходимото преместване и напрежение на електрозахранването се извършва изчисление номиналните стойности на резисторите. Например, ако искате да получите пристрастия при 250 mV, използвайки терминални съпротивления R_T = 120 ома, че източникът е с напрежение от 12 V. Тъй като в този случай двата резистора са свързани паралелно един до друг и абсолютно не се вземат под внимание натоварването на приемника страна, на тока е 0.0042 А, докато общото съпротивление Пристратената верига е 2857 ома. R_виждам в този случай тя ще бъде приблизително 1400 ома, така че трябва да изберете най-близкото наименование.

Като пример ще се използва резистор с размери 1,5 kΩ, предназначен за пристрастия, както и външен резистор с 12 волта. Освен това в нашата система има отделен изход на захранващия блок на контролера, който е водещата връзка в сегмента на веригата.

Разбира се, има много други начини за изпълнение на пристрастия, които използват RS-485 конвертор и други елементи, но във всеки случай, прилагането на режим пристрастия вериги, е необходимо за да се вземе предвид факта, че сайтът, който ще я предоставят, периодично ще се затвори или дори в крайна сметка могат да бъдат напълно премахнати от мрежата.

Ако има отклонение, тогава потенциалът на веригата А при празен ход е положителен по отношение на схема Б, което е насока, ако към кабела е свързано ново устройство, без да се маркират проводниците.

Неправилно окабеляване и изкривяване

Изпълнението на горепосочените препоръки позволява да се постигне нормално предаване на електрически сигнали до различни точки в мрежата, ако се използва базата на протокола RS-485. Ако някое от изискванията не е изпълнено, ще настъпят изкривявания на сигнала. Най-забележими изкривявания започнат да се появяват в случая, ако скоростта на данните е повече от 1 Mbit / сек, но в действителност, дори и в случай на по-ниски скорости, не се препоръчва да се игнорира тези препоръки, дори и ако мрежата е "само хубави работи."

Как да програмирате?

В процеса на програмиране на различни приложения, които работят с устройства, използващи разделител RS-485 и други устройства с този интерфейс, трябва да се имат предвид няколко важни точки. Ние ги изброяваме:

• Преди да започне изпращането на пратката, трябва да активирате предавателя без неуспех. Въпреки факта, че според някои източници издаването може да се извърши веднага след включването, някои експерти препоръчват първоначално да издържат на пауза, която във времето ще бъде равна на скоростта на предаване на една рамка. В този случай правилната програма за приемане ще има време, за да определи напълно грешките на преходния процес, да извърши нормализиращата процедура и да се подготви за последващото приемане на данни.
• След издаването на последния байт за данни се препоръчва също така да поставите на пауза, преди да изключите устройството RS-485. По-специално, това се дължи на факта, че сериен порт контролера често присъстват едновременно два регистъра, първият от които е успоредна на входа и е предназначен за приемане на данни, като се използва втория изход смяна и за сериен изход. Всяко прехвърляне на прекъсванията от контролера се генерира, когато входящият регистър е празен, когато информацията вече е предоставена на смяната на регистъра, но все още не е била издадена. Поради тази причина, след прекъсването на предаването, е необходимо да се поддържа известна пауза преди изключването на предавателя, което трябва да бъде приблизително с 0.5 бита по-дълго от рамката. За по-точни изчисления се препоръчва подробно да се проучи техническата документация на използвания контролер на серийния порт.
• Тъй като предавателят, приемникът и евентуално преобразувателят RS-485 са свързани към една линия, собственият приемник също ще възприеме предаването, извършено от собствения си предавател. Често се случва, когато в системи, характеризиращи се с произволен достъп до линията, тази характеристика се използва в процеса на проверка за отсъствие на сблъсък между два предавателя. При стандартни системи, работещи в съответствие с принципа "master-slave", се препоръчва напълно да се затворят прекъсванията от приемника по време на предаването.

Конфигуриране на формата "bus"

Този интерфейс осигурява възможност за комбиниране на устройства във формат "bus", когато всички устройства са комбинирани с една двойка кабели. В този случай комуникационната линия задължително трябва да бъде координирана от крайните резистори на двата края.

За да се осигури последователност в този случай, резисторите са настроени, характеризиращи се с съпротивление от 620 ома. Те винаги се инсталират на първото и последното устройство, свързани към линията. В по-голямата част от модерните устройства има и вградено съвпадение на съпротивлението, което, ако е необходимо, може да бъде включено в линията, като се инсталира специален скок върху платката на устройството.

Тъй като джъмперите първоначално са инсталирани в състояние на доставка, първо трябва да ги премахнете от всички устройства, съответно, с изключение на първия и последния, свързани към линията. модел повторителя преобразуватели S2000-PI за всеки отделен изходен импеданс съвпадение е включен чрез превключвател, докато устройства S2000-COP и характеризиращ C2000-K интегрирани прекратяване импеданс, при което мостът, необходими за неговото връзка не е налична.

За да се осигури по-дълга комуникационна линия, се препоръчва използването на специализирани повторители - ретранслатори, оборудвани с напълно автоматичен превключване на посоката на предаване.

Конфигурация на звезда формат

Всеки клон на линията RS-485 е нежелан, защото в този случай има доста силно изкривяване на сигнала, но от практическа гледна точка те могат да бъдат толерирани, ако има къса дължина на клона. В този случай не е необходимо да се инсталират крайни резистори на отделни клонове.

разпределение Системата за RS-485, който се управлява от таблото, и ако последното устройство, свързано към една и съща линия, но се хранят от различни източници, ще трябва да се съчетаят верига 0 всички устройства и дистанционното управление, за да се осигури привеждането в съответствие на техния потенциал. Ако това изискване не е изпълнено, конзолата може да има нестабилна комуникация с устройствата. Ако кабелът трябва да се използва с няколко усукани проводници двойки, в този случай за изравняване на потенциала схема може да се използва напълно безплатен чифт, ако е необходимо. Освен това е възможно да се използва екранирана усукана двойка в случай, че няма щит.

Какво трябва да помислите?

Предимство е най-актуалната, която минава през Изравняване на тел, това е достатъчно малък, но в случай, 0 V устройства или да се източници на енергия са свързани с няколко местни автобусите заземителни потенциална разлика между различните вериги 0V могат да бъдат няколко единици, а в някои случаи дори десетки волта, докато токът, преминаващ през веригата за еквипотенциално свързване, може да бъде доста значителен. Това е честата причина, че има нестабилна връзка между конзолата и устройствата, така че те дори могат да се провалят.

Поради тази причина е необходимо да се премахне възможността за заземяване на веригата 0 V или най-вече за заземяване на тази схема в определена точка. Също така е необходимо да се вземе предвид възможността за връзка между 0 V и защитната заземителна верига, присъстваща в оборудването, използвано в системата OPS.

На места, за които е типична сравнително тежка електромагнитна среда, се предвижда тази мрежа да може да бъде свързана чрез екраниран усукан двоен кабел. В този случай може да има по-малък ограничителен диапазон, тъй като капацитетът на кабела е по-висок.