RS-485: tilkobling og kontroll

RS-485 er en standard som først ble vedtatt av Electronics Industry Association. Til dags dato adresserer denne standarden de elektriske egenskapene til alle slags mottakere og sendere som brukes i ulike, balansert digitale systemer.

Hva er han?

Blant spesialister er RS-485 navnet på et ganske populært grensesnitt som brukes aktivt i ulike industrielle prosesskontrollsystemer for å koble til flere styreenheter, så vel som mange andre enheter blant seg selv. Hovedforskjellen til dette grensesnittet fra ikke mindre vanlig RS-232 er at den sørger for samtidig kombinasjon av flere typer utstyr.

Med hjelp av RS-485 er høyhastighets informasjonsutveksling mulig mellom flere enheter via en enkelt to-ledig kommunikasjonslinje i halv dupleksmodus. Det er mye brukt i moderne industri i ferd med å danne et automatisert prosesskontrollsystem.

Range og hastighet

Ved hjelp av denne standarden oppnås kringkasting av informasjon med en hastighet på opptil 10 Mbps, mens maksimalt mulig rekkevidde vil avhenge av hastigheten som dataene sendes på. For å sikre maksimal hastighet, kan dataene overføres ikke lenger enn 120 meter, mens en hastighet på 100 kbit / s sendes informasjonen i mer enn 1200 meter.

Antall enheter som skal kobles til

Antall enheter som kan kombinere RS-485-grensesnittet, vil avhenge av hvilke transceivere som brukes i enheten. Hver sender er konstruert for samtidig styring av 32 standardmottakere, men det må forstås at det er mottakere hvis inngangsimpedans er 50%, 25% eller enda en enda mindre brøkdel av standardmottakeren, og hvis slikt utstyr blir brukt, vil det totale antallet enheter øke tilsvarende.

Koblinger og protokoller

RS-485-kabelen normaliserer ikke noe bestemt format for informasjonsrammer eller utvekslingsprotokollen. I de fleste tilfeller brukes de samme rammene som bruker RS-232, dvs. databiter, stopp og startbiter, og en paritetsbit, hvis det er aktuelt, for dataoverføring .

Operasjonen av utvekslingsprotokollene i de fleste moderne systemer utføres av prinsippet om "master-slave", det vil si at en hvilken som helst enhet i nettverket er leder og tar initiativ til å utveksle sending av forespørsler mellom alle slaveenheter som er forskjellig mellom seg selv på logiske adresser. Den mest populære protokollen til dags dato er Modbus RTU.

Det skal bemerkes at RS-485-kabelen ikke har noen spesiell type kontakter eller ledninger, det vil si terminalkontakter, DB9 og andre kan bli funnet.

forbindelse

Oftest ved bruk av dette grensesnittet, er det et lokalt nettverk som kombinerer flere transceivere samtidig.

Ved tilkobling av RS-485 er det nødvendig å kombinere signalkretsene, vanligvis kalt A og B, med hverandre. I dette tilfellet er reverspolariteten ikke så forferdelig, bare de tilkoblede enhetene vil ikke fungere.

Nyttige tips

Ved hjelp av RS-485-grensesnittet, bør du vurdere flere funksjoner i operasjonen:

• Det mest optimale mediet for signaltransmisjon er et snoet par-kabel.
• Endene på kabelen må bli dempet ved hjelp av spesialiserte termistorer.
• Et nettverk med standard eller USB RS-485 skal legges uten forgrening av busstopologien.
• Enhetene må kobles til kabelen med ledninger så kort som mulig.

I dette tilfellet er den mest optimale løsningen for å legge RS-485-grensesnittet et snoet par, siden det har minimal parasittisk stråling av signalet, og har også en veldig god beskyttelse mot forstyrrelser. Hvis utstyret vil fungere under forhold med for høy ekstern forstyrrelse, er det bedre å bruke kabler med skjermet vridd par, mens skjermen på kabelen er kombinert med beskyttelsesjord.

avtalen

Med hjelp av terminale motstander gir standard eller USB RS-485 full matchning av den åpne enden av kabelen med den etterfølgende linjen, og eliminerer helt muligheten for refleksjon av signalet.

Motstandens nominelle motstand er lik bølgeimpedansen til kabelen og for de kablene som er basert på det snoede paret, i de fleste tilfeller er det omtrent 100-120 ohm. For eksempel har den relativt populære UTP-5-kabelen, som er aktivt brukt i forbindelse med Ethernet-legging, en motstand på 100 Ohm. For andre kabelalternativer kan en annen vurdering brukes.

Motstandene, om nødvendig, kan forsegles på klemmene på kabelkontaktene allerede i endeapparatene. Sjelden er motstandene installert i selve enheten, slik at jumpers må installeres for å koble motstanden. I dette tilfellet, hvis enheten er slått av, er linjen helt uoverensstemmende. Og for å sikre normal drift av resten av systemet, må du koble til en tilpasningsplugg.

Signalnivåer

RS-485-porten bruker et balansert dataoverføringsskjema, det vil si at spenningsnivåene på signalkretsen A og B vil forandre seg i antifase.

Sensoren skal gi et signalnivå på 1,5 V ved maksimal belastning, og ikke mer enn 6 V i tilfelle enheten er tomgang. Spenningsnivået måles differensielt, hver signallinje i forhold til den andre.

Hvor mottakeren er lokalisert, bør minimumsnivået for det mottatte signalet i alle fall være på et nivå på ikke mindre enn 200 mV.

forskyvning

I tilfelle det ikke er noe signal på signalkretsene, er det en liten forspenning som sikrer beskyttelsen av mottakeren fra falske alarmer.

Eksperter anbefaler en forskyvning på litt mer enn 200 mV, siden denne verdien tilsvarer sone med upålitelig inngangssignal i henhold til standarden. I dette tilfellet trekkes kjeden A til den positive polen av kilden, mens kretsen B trekkes til felles.

eksempel

I samsvar med nødvendig forskyvning og spenning av strømforsyningen utføres beregningen av motstandsverdiene. For eksempel, hvis du ønsker å oppnå en bias ved 250 mV ved hjelp av terminalmotstandene R _T = 120 Ohm, med kilden som har en spenning på 12 V. I betraktning at de to motstandene i dette tilfellet er koblet parallelt med hverandre og ikke tar i betraktning i det hele tatt Last på mottakersiden, forspenningsstrømmen er 0,0042 A, mens den totale motstanden til forspenningskretsen er 2857 ohm. R _cm i dette tilfellet vil være ca 1400 Ohm, så du må velge noen nærmeste benevnelse.

Som et eksempel vil en 1,5 kΩ motstand beregnet for bias brukes, samt en ekstern 12 volt motstand. I tillegg er i vårt system en avkoblet utgang fra strømforsyningsenheten til kontrolleren, som er den ledende koblingen i sitt segment av kretsen.

Selvfølgelig er det mange andre varianter av biasimplementasjonen, der RS-485-konverteren og andre elementer brukes, men i alle tilfeller, når du plasserer bias-kretsene, er det nødvendig å ta hensyn til det faktum at noden som vil gi den, vil av og til slå av eller til slutt Kan fjernes helt fra nettverket.

Hvis det er en forskyvning, er potensialet i kjede A ved tomgang positivt med hensyn til krets B, som er en retningslinje hvis en ny enhet er koblet til kabelen uten å markere ledningene.

Feil ledninger og forvrengning

Gjennomføring av de ovennevnte anbefalingene gjør det mulig å oppnå normal overføring av elektriske signaler til forskjellige punkter i nettverket, dersom RS-485-protokollen brukes som basis. Hvis noen av kravene ikke er oppfylt, vil det oppstå signalforvrengninger. De mest merkbare forvrengningene begynner å vises når dataoverføringshastigheten overstiger 1 Mbit / s, men faktisk, selv om det er lavere hastigheter, anbefales det å ikke forsømme disse anbefalingene, selv om nettverket "fungerer som det skal".

Hvordan programmere?

I prosessen med programmering av forskjellige applikasjoner som fungerer med enheter som bruker en RS-485 splitter og andre enheter med dette grensesnittet, må flere viktige punkter vurderes. Vi lister dem:

• Før levering av pakken starter, må du aktivere senderen uten feil. Til tross for at visse kilder, ifølge visse kilder, kan utføres umiddelbart etter inkludering, anbefaler noen eksperter først å motstå en pause, som i tide vil være lik overføringshastigheten til en ramme. I dette tilfellet vil det riktige mottaksprogrammet ha tid til å helt avgjøre feilene i den forbigående prosessen, utføre normaliseringsprosedyren og forberede seg på den etterfølgende mottak av data.
• Etter at den siste databyten er utstedt, anbefales det også å pause før du kobler fra RS-485-enheten. Spesielt skyldes dette at to registre ofte er tilstede i seriell portkontrolleren, den første er en parallell inngang og er beregnet for mottak av data, mens den andre er en skiftutgang og brukes til sekvensiell utgang. Eventuelle avbryte overføringer av kontrolleren genereres når inngangsregisteret tømmes når informasjonen allerede er gitt til skiftregisteret, men er ikke utstedt ennå. Det er av denne grunn at etter at sendingen er avbrutt, er det nødvendig å opprettholde en viss pause før du kobler fra senderen, som skal være omtrent 0,5 bit lenger enn rammen. For mer nøyaktige beregninger anbefales det å studere i detalj den tekniske dokumentasjonen til den serielle portkontrolleren som brukes.
• Siden senderen, mottakeren og eventuelt RS-485-omformeren er koblet til en enkelt linje, vil den egen mottakeren også oppleve overføringen som utføres av sin egen sender. Ofte skjer det i systemer som kjennetegnes av tilfeldig tilgang til linjen, brukes denne funksjonen i prosessen med å sjekke at det ikke foreligger kollisjon mellom to sendere. I standardsystemer som fungerer i samsvar med prinsippet om "master-slave", anbefales det å lukke avbruddene fra mottakeren helt under overføringen.

Konfigurasjon av "buss" formatet

Dette grensesnittet gir mulighet til å kombinere enheter med "buss" -formatet, når alle enheter er kombinert med et enkelt par ledninger. I dette tilfellet må kommunikasjonslinjen nødvendigvis være koordinert av endemotstandene til de to ender.

For å sikre samsvar, er motstander med en karakteristisk impedans på 620 ohm installert i dette tilfellet. De er alltid satt på den første og siste enheten som er koblet til linjen. I de fleste moderne enheter er det også innebygd samsvarende motstand, som om nødvendig kan inkluderes i linjen ved å installere en spesiell jumper på enhetskortet.

Siden hopperne først er installert i leveringsstatus, må du først fjerne dem fra alle enheter, henholdsvis, bortsett fra først og sist, som er koblet til linjen. I omformere-repeater av modell С2000-ПИ for hver separat utgang, kobles motstandsmotstanden ved hjelp av en bryter, mens С2000-КС-enhetene samt С2000-K er preget av den innebygde samsvarende impedansen, så det er ingen genser som er nødvendig for tilkoblingen.

For å kunne tilby en lengre kommunikasjonslinje anbefales det å bruke spesialiserte repeater-repeater som er utstyrt med helautomatisk girkasseoverføring.

Konfigurasjonen av stjerneformatet

Enhver gren i RS-485-linjen er uønsket, fordi i dette tilfellet vises en sterk signalforvrengning, men fra et praktisk synspunkt kan de tolereres dersom det er en kort grenlengde. I dette tilfellet er det ikke nødvendig å installere termineringsmotstander på separate grener.

I RS-485-distribusjonssystemet, som styres fra konsollen, hvis sistnevnte og enhetene er koblet til samme linje, men drives av forskjellige kilder, må det kombineres 0 V-kretsene på alle enheter og konsollen for å utjevne potensialene. Hvis dette kravet ikke er oppfylt, kan konsollen ha ustabil kommunikasjon med enhetene. Hvis det brukes en kabel med flere snoede par ledninger, så kan det til en potensiell utjevningskrets brukes et helt fritt par hvis nødvendig. Blant annet er det mulig å bruke et skjermet vridd par i tilfelle det ikke er skjermbunn.

Hva må du vurdere?

I de fleste tilfeller er strømmen som passerer gjennom den potensielle bondingskabelen liten nok, men hvis 0 V-enhetene eller strømforsyningene selv er koblet til flere lokale jordbusser, kan potensialforskjellen mellom de forskjellige 0 V-kretsene være flere enheter, Og i noen tilfeller kan tenner av volt, mens strømmen strømmer gjennom den potensielle båndkretsen, være ganske betydelig. Dette er hyppig grunnen til at det er en ustabil forbindelse mellom konsollen og enhetene, slik at de selv kan mislykkes.

Av denne grunn er det nødvendig å utelukke muligheten for jording av 0 V-kretsen eller maksimalt å melde denne kretsen på et bestemt punkt. Det er også nødvendig å ta hensyn til muligheten for et forhold mellom 0 V og den beskyttende jordkretsen som er tilstede i utstyret som brukes i OPS-systemet.

På steder hvor et relativt tungt elektromagnetisk miljø er typisk, er det påtatt at dette nettverket kan kobles via et skjermet snoet parkabel. I dette tilfellet kan det være et mindre begrensningsområde, siden kabelkapasiteten er høyere.