Dans la technologie moderne, l'échange d'informations entre divers appareils. Et pour cela, il est nécessaire de transmettre des données à la fois sur de courtes distances et sur de longues distances, de l'ordre du kilomètre. L'un de ces types de transfert de données est la communication entre appareils via l'interface RS-485.

Où il est nécessaire de transmettre des données via RS 485.

L'un des exemples les plus courants d'utilisation d'appareils pour l'échange de données est. Les compteurs électriques, regroupés en un seul réseau, sont dispersés dans des armoires, cellules appareillages et même des sous-stations situées à une distance considérable les unes des autres. Dans ce cas, l'interface est utilisée pour envoyer des données depuis un ou plusieurs appareils de mesure.

Le système "un compteur - un modem" est activement mis en œuvre pour transférer des données aux services des sociétés de vente d'énergie à partir des stations de comptage des maisons privées et des petites entreprises.

Autre exemple : la réception en temps réel des données des bornes de protection à relais à microprocesseur, ainsi qu'un accès centralisé à celles-ci pour effectuer des modifications. Pourquoi les terminaux sont liés via l'interface de communication de la même manière, et les données qui en proviennent sont envoyées à l'ordinateur installé chez le répartiteur. En cas d'opération de protection personnel opérationnel a la capacité d'obtenir immédiatement des informations sur le lieu d'action et la nature des dommages aux circuits électriques.

Mais la tâche la plus difficile résolue par les interfaces de communication est le système de contrôle centralisé pour les processus de production complexes - les systèmes de contrôle de processus automatisés. L'opérateur d'une installation industrielle a un ordinateur sur son bureau, sur l'écran duquel il voit l'état actuel du processus : températures, productivité, unités allumées et éteintes, leur mode de fonctionnement. Et il a la capacité de gérer tout cela d'un léger clic de souris.

L'ordinateur, quant à lui, communique avec les contrôleurs - des dispositifs qui convertissent les commandes des capteurs en un langage compréhensible pour la machine, et la transformation inverse : du langage machine en commandes de contrôle. La communication avec le contrôleur, ainsi qu'entre différents contrôleurs, s'effectue via des interfaces de communication.

L'interface RS-232 est le petit frère du RS 485.

Il est impossible de ne pas mentionner au moins brièvement l'interface RS-232, également appelée série. Certains ordinateurs portables ont un connecteur pour le port correspondant et certains appareils numériques (les mêmes bornes de protection de relais) sont équipés de sorties pour la communication via RS-232.

Pour échanger des informations, vous devez être en mesure de les transmettre et de les recevoir. Nous avons un émetteur et un récepteur pour cela. Ils sont présents dans chaque appareil. De plus, la sortie de l'émetteur d'un appareil (TX) est connectée à l'entrée du récepteur d'un autre appareil (RX). Et, en conséquence, le signal se déplace dans la direction opposée le long de l'autre conducteur de la même manière.

Cela fournit un mode de communication semi-duplex, c'est-à-dire que le récepteur et l'émetteur peuvent fonctionner simultanément. Les données sur le câble RS-232 peuvent se déplacer dans un sens et dans l'autre en même temps.

L'inconvénient de cette interface est sa faible immunité au bruit. Cela est dû au fait que le signal dans le câble de connexion pour la réception et la transmission est formé par rapport à un fil commun - masse. Toute interférence qui existe même dans un câble blindé peut entraîner une panne de communication, la perte de bits d'information individuels. Et cela est inacceptable dans la gestion de mécanismes complexes et coûteux, où toute erreur est un accident, et la perte de communication est une longue indisponibilité.

Par conséquent, il est principalement utilisé pour les petites connexions temporaires d'un ordinateur portable à appareil numérique, par exemple, pour installer la configuration initiale ou corriger des erreurs.

Organisation de l'interface RS-485.

La principale différence entre RS-458 et RS-232 est que tous les récepteurs et émetteurs fonctionnent sur une paire de fils, qui est une ligne de communication. Le fil de terre n'est pas utilisé dans ce cas et le signal dans la ligne est formé par une méthode différentielle. Il est transmis simultanément sur deux fils ("A" et "B") sous forme inverse.

Si la sortie de l'émetteur est un "0" logique, le conducteur "A" reçoit un potentiel nul. Sur le conducteur "B", un signal "pas 0" est formé, c'est-à-dire "1". Si l'émetteur diffuse "1", l'inverse est vrai.

En conséquence, nous obtenons un changement de la tension du signal entre deux fils, qui sont une paire torsadée. Tout capteur entrant dans le câble modifie la tension par rapport à la masse de la même manière sur les deux fils de la paire. Mais la tension du signal utile se forme entre les fils, et ne souffre donc pas du tout des potentiels sur ceux-ci.

L'ordre d'échange de données entre les appareils via RS-485.

Tous les appareils connectés par l'interface RS-485 n'ont que deux bornes : "A" et "B". Pour se connecter à réseau commun ces bornes sont connectées dans un circuit parallèle. Pour ce faire, une chaîne de câbles est posée d'un appareil à l'autre.

Dans ce cas, il devient nécessaire de rationaliser l'échange de données entre les appareils en définissant l'ordre de transmission et de réception, ainsi que le format des données envoyées. Pour cela, une instruction spéciale appelée protocole est utilisée.

Il existe de nombreux protocoles d'échange de données via l'interface RS-485, le plus couramment utilisé est Modbas. Examinons brièvement comment fonctionne le protocole le plus simple et quels autres problèmes doivent être résolus avec son aide.

Par exemple, considérez un réseau dans lequel un appareil collecte des données à partir de plusieurs sources de données. Il peut s'agir d'un modem et d'un groupe de compteurs électriques. Afin de savoir de quel compteur proviendront les données, chaque émetteur-récepteur se voit attribuer un numéro unique pour ce réseau. Le numéro est également attribué à l'émetteur-récepteur du modem.

Lorsqu'il est temps de collecter des données sur la consommation d'énergie, le modem génère une requête. Tout d'abord, une impulsion de démarrage est transmise, selon laquelle tous les appareils comprennent qu'un mot de code arrive maintenant - un colis à partir d'une séquence de zéros et de uns. Dans celui-ci, les premiers bits correspondront au numéro d'abonné dans le réseau, le reste sera des données, par exemple, une commande pour transmettre les informations requises.

Tous les appareils reçoivent le message et comparent le numéro de l'abonné appelé avec le leur. S'ils correspondent, la commande transmise dans le cadre de la requête est exécutée. Sinon, l'appareil ignore son texte et ne fait rien.

Dans ce cas, dans de nombreux protocoles, une confirmation est renvoyée indiquant que la commande a été acceptée pour exécution ou terminée. S'il n'y a pas de réponse, le dispositif émetteur peut répéter la requête un certain nombre de fois. Si la réaction ne suit pas, des informations d'erreur sont générées liées à la défaillance du canal de communication avec l'abonné silencieux.

La réponse peut ne pas suivre, pas seulement en cas de panne. S'il y a de fortes interférences dans le canal de communication qui y pénètre encore, les commandes peuvent ne pas atteindre leur destination. Ils sont également déformés et ne sont pas correctement reconnus.

Une exécution incorrecte de la commande ne peut être autorisée, par conséquent, des informations sciemment redondantes sont introduites dans les données du colis - la somme de contrôle. Il est calculé selon une certaine loi, prescrite dans le protocole, côté émission. La réceptionniste compte somme de contrôle par le même principe et est comparée à celle transmise. S'ils correspondent, la réception est considérée comme réussie et la commande est exécutée. Si ce n'est pas le cas, l'appareil envoie un message d'erreur au côté émetteur.

Exigences pour les connexions de câbles.

Pour connecter des appareils avec interface RS-485, des câbles " paire torsadée". Bien qu'une paire de fils suffise pour la transmission de données, des câbles avec au moins deux sont généralement utilisés pour qu'une réserve soit posée.

Pour meilleure protection les câbles sont protégés contre les interférences, tandis que les blindages de toute la ligne sont connectés les uns aux autres. Pour cela, en plus des conclusions "A" et "B", il y a une borne "COM" sur les appareils à combiner. La ligne est mise à la terre en un seul point, généralement à l'emplacement du contrôleur, du modem ou de l'ordinateur. Il est interdit de le faire en deux points afin d'éviter les micros qui vont inévitablement longer l'écran du fait de la différence de potentiel aux points de masse.

Les câbles sont connectés uniquement en série les uns avec les autres, il est impossible de faire des branches. Pour faire correspondre la ligne, une résistance d'une résistance de 120 ohms est connectée à son extrémité (c'est l'impédance caractéristique du câble).

En installation générale lignes de câble l'interface est facile. Il sera beaucoup plus difficile de mettre en place l'équipement, ce qui nécessitera des personnes ayant des connaissances particulières.

Pour une meilleure compréhension du fonctionnement de l'interface RS-485, nous vous suggérons de regarder la vidéo suivante :

La norme RS-485 a été adoptée pour la première fois par l'Electronic Industries Association. Aujourd'hui, il considère Caractéristiques électriques divers récepteurs et émetteurs utilisés dans les systèmes numériques symétriques.

Quelle est cette norme ?

RS-485 est le nom d'une interface bien connue qui est activement utilisée dans toutes sortes de systèmes de contrôle de processus industriels afin de connecter certains contrôleurs et de nombreux autres appareils les uns aux autres. La principale différence entre cette interface et le RS-232 est qu'elle implique de combiner plusieurs types d'équipements en même temps. Lors de l'utilisation de RS-485, la communication à haut débit entre plusieurs appareils est garantie en utilisant une seule ligne de communication à deux fils en mode semi-duplex. Il est impliqué dans l'industrie moderne dans la création de systèmes de contrôle de processus.

Portée et vitesse

Avec l'aide de la norme présentée, il est possible de réaliser la transmission d'informations à des vitesses allant jusqu'à 10 Mbps. Il convient de noter que dans ce cas, la portée maximale possible dépend directement de la vitesse de transmission des données. Il convient de noter que pour assurer la vitesse maximale, les informations ne peuvent pas être transmises à plus de 120 mètres. Dans le même temps, à une vitesse de 100 kbps, les données sont diffusées sur plus de 1200 mètres.

Nombre d'appareils connectés

Le nombre d'appareils que l'interface RS-485 peut combiner dépend directement des émetteurs-récepteurs qui y sont impliqués. Chaque émetteur permet un contrôle spécifique de 32 récepteurs standards. Certes, vous devez savoir qu'il existe des récepteurs avec une impédance d'entrée différente de 50%, 25% ou moins de la norme. Si vous utilisez cet équipement, le nombre total d'appareils augmente en conséquence.

Connecteurs et protocoles

Le câble RS-485 n'est pas capable de normaliser un format de trame d'information ou un protocole de communication spécifique. En règle générale, des trames similaires sont utilisées pour la traduction comme celles utilisées par RS-232. En d'autres termes, des bits de données, des bits d'arrêt et de démarrage et un bit de parité, si nécessaire. Quant au fonctionnement des protocoles d'échange, il est réalisé dans la plupart des systèmes modernes selon le principe « maître-esclave ». Cela signifie qu'un certain appareil du réseau agit en tant que maître et initiateur de l'échange de demandes d'envoi entre des appareils esclaves, qui diffèrent les uns des autres par des adresses logiques. Le protocole le plus connu actuellement est Modbus RTU. Il convient de noter que le câble RS-485 n'a pas de type de connecteur ou de brochage spécifique. En d'autres termes, il existe des connecteurs terminaux, DB9 et autres.

Lien

Souvent, en utilisant l'interface présentée, on rencontre le réseau local, qui combine plusieurs types d'émetteurs-récepteurs en même temps. Lors de l'établissement d'une connexion RS-485, il est nécessaire de combiner correctement les circuits de signal les uns avec les autres. En règle générale, ils sont appelés A et B. Ainsi, l'inversion de polarité n'est pas à craindre, seuls les appareils connectés cessent de fonctionner.

Lors de l'utilisation de l'interface RS-485, il est nécessaire de prendre en compte certaines caractéristiques de son fonctionnement. Ainsi, les recommandations sont les suivantes :

1. Le support optimal pour diffuser un signal est un câble basé sur une paire torsadée.
2. Les extrémités du cordon doivent être étouffées à l'aide de résistances terminales spécialisées.
3. Un réseau utilisant la norme ou USB RS-485 doit être posé sans dérivation dans une topologie de bus.
4. Les appareils doivent être connectés au câble avec des câbles de la longueur la plus courte possible.

Coordination

À l'aide de résistances de terminaison, le RS-485 standard ou USB garantit une correspondance complète de l'extrémité ouverte du cordon avec la ligne suivante. Cela élimine complètement la possibilité de réflexion du signal. La résistance nominale des résistances associées à l'impédance caractéristique du câble et des fils basés sur une paire torsadée est généralement d'environ 100-120 ohms. Par exemple, le câble UTP-5 actuellement connu, qui est souvent utilisé dans le processus d'installation Ethernet, a une impédance caractéristique de 100 ohms.

Comme pour les autres options de câble, une classification différente peut être appliquée. Si nécessaire, les résistances peuvent être soudées sur les broches du connecteur de câble dans les terminaux. Rarement, des résistances sont montées dans l'équipement lui-même, à la suite de quoi des cavaliers doivent être installés pour connecter la résistance. Dans ce cas, lorsqu'un appareil est connecté, la ligne est incompatible. Pour assurer le fonctionnement normal du reste du système, vous devrez connecter une prise adaptée.

Niveaux des signaux

Le port RS-485 adopte un schéma de transmission de données équilibré. En d'autres termes, les niveaux de tension sur les circuits de signal A et B changent en opposition de phase. À l'aide du capteur, un niveau de signal de 1,5 V est fourni, en tenant compte de la charge maximale. De plus, pas plus de 6 V sont fournis lorsque l'appareil est au ralenti. Le niveau de tension est mesuré de manière différentielle. A l'emplacement du récepteur, le niveau minimum du signal reçu doit être d'au moins 200 mV.

Biais

Lorsqu'aucun signal n'est observé sur les circuits de signal, une légère polarisation est appliquée. Il protège le récepteur en cas de fausse alarme. Les experts conseillent de compenser un peu plus de 200 mV, car cette valeur est considérée comme correspondant à la zone d'incertitude du signal d'entrée selon la norme. Dans une telle situation, le circuit A se rapproche du pôle positif de la source et le circuit B est tiré vers le commun.

Exemple

Sur la base de la polarisation et de la tension d'alimentation requises, les valeurs de résistance sont calculées. Par exemple, si vous souhaitez obtenir un décalage de 250 mV avec des résistances de terminaison, RT = 120 ohms. Il convient de noter que la source a une tension de 12 V. Tenant compte du fait que dans ce cas, deux résistances sont connectées en parallèle l'une à l'autre et ne tiennent pas du tout compte de la charge du récepteur, le courant de polarisation atteint 0,0042. Dans le même temps, la résistance totale du circuit de polarisation est de 2857 ohms. Rcm dans ce cas sera d'environ 1400 ohms. Ainsi, vous devrez choisir la dénomination la plus proche. Un exemple sera une résistance de 1,5 kΩ. Il est nécessaire pour le déplacement. De plus, une résistance externe de 12 volts est utilisée.

Il convient également de noter que le système a une sortie isolée de l'alimentation du contrôleur, qui est le lien principal dans son propre segment de circuit. Certes, il existe d'autres options pour effectuer le décalage, où le convertisseur RS-485 et d'autres éléments sont impliqués, cependant, il faut toujours tenir compte du fait que le nœud fournissant le décalage s'éteindra parfois ou sera finalement complètement supprimé du réseau . Lorsqu'il y a un décalage, le potentiel du circuit A au repos complet est supposé être positif par rapport au circuit B. Cela sert de guide lorsqu'un nouvel équipement est connecté au câble sans utiliser de marquage de fil.

Mauvais câblage et distorsion

La mise en œuvre des recommandations indiquées ci-dessus permet d'obtenir la transmission correcte des signaux électriques aux différents points du réseau lorsque le protocole RS-485 est utilisé comme base. Si au moins une des exigences n'est pas remplie, une distorsion du signal se produit. Les distorsions les plus notables apparaissent lorsque le taux d'échange d'informations est supérieur à 1 Mbps. Certes, même à des vitesses inférieures, il n'est pas recommandé de négliger ces conseils. Cette règle s'applique également pendant le fonctionnement normal du réseau.

Comment programmer ?

Lors de la programmation de diverses applications qui fonctionnent avec des appareils utilisant le répartiteur RS-485 et d'autres appareils avec l'interface présentée, plusieurs points importants doivent être pris en compte.

Avant le début de la livraison du colis, il est impératif d'activer l'émetteur. Il convient de noter que, selon certaines sources, l'émission peut être effectuée immédiatement après l'activation. Malgré cela, certains experts conseillent de faire d'abord une pause, égale dans le temps à la vitesse de diffusion d'une image. Dans ce cas, le programme de réception correct peut avoir le temps d'identifier complètement les erreurs du processus transitoire, qui est capable d'effectuer la procédure de normalisation et de se préparer à la prochaine réception de données.

Lorsque le dernier octet de données a été émis, vous devez également faire une pause avant d'éteindre le périphérique RS-485. Ceci est en quelque sorte dû au fait que le contrôleur de port série a souvent deux registres en même temps. La première est une entrée parallèle, elle est destinée à recevoir des informations. La seconde est considérée comme une sortie de décalage, elle est utilisée à des fins de sortie séquentielle.

Lors de la transmission de données par le contrôleur, toutes les interruptions sont générées lorsque le registre d'entrée est vide. Cela se produit lorsque des informations ont déjà été fournies au registre à décalage, mais n'ont pas encore été émises. C'est aussi la raison pour laquelle après la fin de la diffusion, il est nécessaire de maintenir une certaine pause avant d'éteindre l'émetteur. Il devrait être d'environ 0,5 bits plus long que la trame dans le temps. Lors de calculs plus précis, il est conseillé d'étudier plus en détail la documentation technique du contrôleur de port série utilisé.

Il est possible que l'émetteur, le récepteur et le convertisseur RS-485 soient connectés à une ligne commune. Ainsi, le propre récepteur commencera également à percevoir la transmission effectuée par le propre émetteur. Il arrive souvent que dans des systèmes caractérisés par un accès aléatoire à la ligne, cette fonctionnalité soit utilisée pour vérifier l'absence de collision entre deux émetteurs.

Configuration du format de bus

L'interface présentée a la capacité de combiner des appareils au format "bus", lorsque tous les équipements sont connectés à l'aide d'une paire de fils. Cela prévoit que la ligne de communication doit nécessairement être appariée par des résistances de terminaison des deux extrémités. Pour garantir cela, il est nécessaire d'installer des résistances caractérisées par une résistance de 620 ohms. Ils sont toujours montés sur le premier et le dernier appareil connecté à la ligne.

En règle générale, les appareils modernes ont une résistance de terminaison intégrée. Si nécessaire, il peut être connecté à la ligne en installant un cavalier spécial sur la carte de l'appareil. Il convient de noter que les cavaliers sont d'abord installés dans l'état de livraison, vous devez donc les retirer de tous les appareils sauf le premier et le dernier. Il convient également de noter que dans les convertisseurs répéteurs du modèle S2000-PI pour une sortie séparée, la résistance d'adaptation est activée à l'aide d'un interrupteur. Quant aux appareils S2000-KS et S2000-K, qui se caractérisent par une résistance de terminaison intégrée, aucun cavalier n'est nécessaire pour le connecter. Pour fournir une liaison longue, il est souhaitable d'utiliser des répéteurs-répéteurs spécialisés, qui sont pré-équipés d'une commutation de sens de transmission entièrement automatique.

Configuration en étoile

Toutes les dérivations sur la ligne RS-485 sont considérées comme indésirables, car cela entraînerait une distorsion excessive du signal. Bien que, en termes de pratique, il soit possible de l'autoriser lorsqu'il y a une petite longueur de branche. Cela ne nécessite pas l'installation de résistances de terminaison sur les branches individuelles.

Dans le système RS-485, où le contrôle est assuré à l'aide de la console, lorsque des résistances et des appareils sont connectés à la même ligne, mais alimentés par des sources différentes, il est nécessaire de combiner les circuits 0 V de tous les appareils et de la console afin de réaliser l'égalisation de leurs potentiels. Lorsque cette exigence n'est pas remplie, la télécommande peut avoir une communication intermittente avec les appareils. Lors de l'utilisation d'un fil avec plusieurs paire torsadée, une paire complètement libre peut être utilisée pour le circuit d'égalisation de potentiel, si nécessaire. De plus, il est possible d'utiliser un câble à paire torsadée blindé s'il n'y a pas de mise à la terre du blindage.

Que faut-il considérer ?

Dans la plupart des cas, le courant circulant dans le fil d'égalisation de potentiel est considéré comme assez faible. Si des appareils 0 V ou les sources d'alimentation elles-mêmes sont connectés à plusieurs bus de masse locaux, la différence de potentiel entre différents circuits 0 V peut atteindre plusieurs unités. quelquefois valeur donnée est à des dizaines de volts, et le courant qui traverse le circuit d'égalisation de potentiel est assez important. C'est souvent la raison pour laquelle il existe une connexion instable entre la télécommande et les appareils. En conséquence, ils sont même capables d'échouer.

Ainsi, il est nécessaire d'exclure la possibilité de mettre à la terre le circuit 0 V, ou de mettre à la terre ce circuit en un certain point. De plus, la possibilité d'une relation entre 0 V et le circuit de terre de protection, qui est présent dans l'équipement utilisé dans le système d'alarme, doit être prise en compte. Il convient de noter que dans les installations où un environnement électromagnétique relativement difficile est typique, il est possible de se connecter à ce réseau à l'aide d'un câble à paire torsadée blindé. Il reste à souligner que dans cette situation, il peut y avoir une plage limite plus petite, car la capacité du fil est considérée comme plus élevée.

Caractéristiques de montage

La communication réseau est acheminée avec un câble à paire torsadée de catégorie 5. Les contrôleurs sont reliés entre eux selon la topologie "bus", c'est-à-dire successivement les uns après les autres.

Un fonctionnement correct du réseau (en particulier lors de l'utilisation de câbles longs) n'est possible que s'il n'y a qu'une seule ligne entre tous les émetteurs-récepteurs ("topologie de bus").

Jusqu'à 32 appareils peuvent être inclus dans la ligne (pour une unité de charge standard ou plus pour - ¼ de charge), situés n'importe où sur toute sa longueur. Les appareils doivent être connectés à la ligne avec des câbles très courts (pas plus de 30 cm) afin d'éviter la séparation en Y.

En pratique, cependant, cette longueur peut être portée à plusieurs mètres. Dans la plupart des cas, le problème d'une configuration complexe peut être résolu à l'aide de répéteurs d'interface.

Les lignes de transmission des signaux doivent être éloignées d'au moins 50 cm des câbles d'alimentation, en particulier des câbles de charge. De plus, ils ne doivent pas être posés dans la même tresse avec ces câbles ou câbles parcourus par des courants importants, car. cela peut entraîner des interférences et des erreurs.

L'intersection des lignes de force doit être à un angle de 90 degrés. L'épissage de paires torsadées et l'utilisation de "torsions" sont interdits. Pour le câblage, il est recommandé d'utiliser des câbles de deux à quatre paires torsadées afin de :

• utilisez des fils supplémentaires comme drainage;
• pouvoir utiliser ces lignes avec d'autres équipements ;
• travaillant, par exemple, selon le protocole RS-422;
• disposer d'une réserve en cas de coupure ou de court-circuit sur la paire principale.

La norme RS485 assure le fonctionnement des appareils sur une ligne jusqu'à 1,2 km de long. Cette valeur est le maximum. En pratique, il est recommandé d'utiliser des lignes ne dépassant pas 500 m. Lors de la construction de systèmes avec de longues lignes, une attention particulière doit être portée au choix d'un câble qui doit avoir une section appropriée.

Le câble utilisé doit fournir au moins 0,2 V à la terminaison de 120 ohms à l'extrémité de la ligne si la sortie du transmetteur est de 2 V. Les câbles inférieurs à 22 AWG ne sont pas recommandés.

RS-485 est une norme qui a été adoptée pour la première fois par l'Electronic Industries Association. À ce jour, cette norme considère les caractéristiques électriques de divers récepteurs et émetteurs utilisés dans divers systèmes numériques symétriques.

Que représente-t-il ?

Parmi les spécialistes, RS-485 est le nom d'une interface assez populaire, qui est activement utilisée dans divers systèmes de contrôle de processus industriels pour connecter plusieurs contrôleurs, ainsi que de nombreux autres appareils entre eux. La principale différence entre cette interface et la RS-232 tout aussi courante est qu'elle permet la combinaison de plusieurs types d'équipements en même temps.

Avec l'aide de RS-485, un échange d'informations à grande vitesse entre plusieurs appareils via un seul ligne à deux fils communication en mode semi-duplex. Il est largement utilisé dans l'industrie moderne dans le processus de formation de systèmes de contrôle de processus.

Portée et vitesse

Avec l'aide de cette norme, les informations sont transmises à des vitesses allant jusqu'à 10 Mbps, tandis que la portée maximale possible dépendra directement de la vitesse à laquelle les données sont transmises. Ainsi, pour assurer le débit maximum, les données ne peuvent être transmises qu'à 120 mètres, alors qu'à une vitesse de 100 kbps les informations sont diffusées sur plus de 1200 mètres.

Nombre d'appareils connectés

Le nombre d'appareils que l'interface RS-485 peut combiner dépendra directement des émetteurs-récepteurs utilisés dans l'appareil. Chaque émetteur est conçu pour contrôler simultanément 32 récepteurs standard, cependant, il faut comprendre qu'il existe des récepteurs dont l'impédance d'entrée est de 50%, 25% ou même inférieure à la norme, et si un tel équipement est utilisé, le nombre total d'appareils sera augmenter en conséquence.

Connecteurs et protocoles

Le câble RS-485 ne normalise aucun format particulier de trames d'information ni de protocole d'échange. Dans la grande majorité des cas, exactement les mêmes trames que celles utilisées par RS-232 sont utilisées, c'est-à-dire des bits de données, des bits d'arrêt et de démarrage et un bit de parité si nécessaire.

Le fonctionnement des protocoles d'échange dans la plupart des systèmes modernes est effectué selon le principe «maître-esclave», c'est-à-dire qu'un appareil du réseau est le maître et prend l'initiative d'envoyer des requêtes entre tous les appareils esclaves dont les adresses logiques diffèrent. Le protocole le plus populaire aujourd'hui est Modbus RTU.

Il convient de noter que le câble RS-485 n'a pas non plus de type spécifique de connecteurs ou de dessoudage, c'est-à-dire qu'il peut y avoir des connecteurs terminaux, DB9 et autres.

Lien

Le plus souvent, en utilisant cette interface, il existe un réseau local qui combine plusieurs émetteurs-récepteurs en même temps.

Lors de la connexion RS-485, vous devez combiner correctement les circuits de signal, généralement appelés A et B. Dans ce cas, l'inversion de polarité n'est pas si terrible, seuls les appareils connectés ne fonctionneront pas.

Lors de l'utilisation de l'interface RS-485, vous devez prendre en compte plusieurs caractéristiques de son fonctionnement :

• Le support le plus optimal pour la transmission du signal est un câble à paire torsadée.
• Les extrémités du câble doivent être terminées par des résistances de terminaison spécialisées.
• Un réseau utilisant le RS-485 standard ou USB doit fonctionner sans dérivation
• Les appareils doivent être connectés à la longueur la plus courte possible.

Coordination

L'utilisation de résistances de terminaison, standard ou USB RS-485 fournit une correspondance complète de l'extrémité ouverte du câble avec la ligne suivante, éliminant complètement la possibilité de réflexion du signal.

La résistance nominale des résistances correspond à l'impédance d'onde du câble et pour les câbles à paire torsadée, dans la majorité des cas, elle est d'environ 100-120 ohms. Par exemple, un câble UTP-5 assez populaire aujourd'hui, qui est activement utilisé dans le processus de pose Ethernet, a une impédance caractéristique de 100 ohms. Pour d'autres options de câble, une autre classification peut être utilisée.

Des résistances, si nécessaire, peuvent être soudées sur les contacts des connecteurs de câbles déjà présents dans les appareils finaux. Rarement, des résistances sont installées dans l'appareil lui-même, à la suite de quoi des cavaliers doivent être installés pour connecter la résistance. Dans ce cas, si l'appareil est éteint, la ligne est complètement dépareillée. Et afin d'assurer le fonctionnement normal du reste du système, vous devez connecter une prise correspondante.

Niveaux des signaux

Le port RS-485 utilise un schéma de transmission de données équilibré, c'est-à-dire que les niveaux de tension sur les circuits de signal A et B changeront en opposition de phase.

Le capteur doit fournir un niveau de signal de 1,5 V à pleine charge et pas plus de 6 V si l'appareil est au ralenti. Le niveau de tension est mesuré de manière différentielle, chaque fil de signal par rapport à l'autre.

Là où se trouve le récepteur, le niveau minimum du signal reçu doit dans tous les cas être d'au moins 200 mV.

Biais

En cas d'absence de signal sur les circuits de signal, un léger décalage se produit, ce qui protège le récepteur des cas de faux fonctionnement.

Les experts recommandent un décalage légèrement supérieur à 200 mV, car cette valeur correspond à la zone d'incertitude du signal d'entrée selon la norme. Dans ce cas, le circuit A est tiré au pôle positif de la source, tandis que le circuit B est tiré au commun.

Exemple

Conformément au décalage requis et à la tension de l'alimentation, le calcul est effectué.Par exemple, si vous devez obtenir un décalage de 250 mV lors de l'utilisation de résistances terminales R T = 120 Ohm, alors que la source a une tension de 12 V. Considérant que dans ce cas, deux résistances sont connectées en parallèle et sans tenir compte de la charge côté récepteur, le courant de polarisation est de 0,0042 A, tandis que la résistance totale du circuit de polarisation est de 2857 ohms. R cm dans ce cas sera d'environ 1400 ohms, vous devez donc choisir une valeur la plus proche.

A titre d'exemple, une résistance de polarisation de 1,5 kΩ sera utilisée, ainsi qu'une résistance externe de 12 volts. De plus, dans notre système, il existe une sortie isolée de l'alimentation du contrôleur, qui est le maillon principal de son segment de circuit.

Bien sûr, il existe de nombreuses autres options pour implémenter la polarisation qui utilisent un convertisseur RS-485 et d'autres éléments, mais dans tous les cas, lors du placement des circuits de polarisation, vous devez tenir compte du fait que le nœud qui le fournira s'éteindra ou s'éteindra périodiquement. même éventuellement peut être complètement retiré du réseau.

Si une polarisation est présente, alors le potentiel du circuit A au ralenti est positif par rapport au circuit B, ce qui est une ligne directrice si un nouvel appareil est connecté à un câble sans marquage de fil.

Mauvais câblage et distorsion

La mise en œuvre des recommandations ci-dessus vous permet d'obtenir une transmission normale des signaux électriques vers différents points du réseau, si le protocole RS-485 est utilisé comme base. Si au moins une des exigences n'est pas remplie, une distorsion du signal se produira. Les distorsions les plus notables commencent à apparaître si le taux d'échange de données dépasse 1 Mbps, mais en fait, même dans le cas de vitesses inférieures, il est fortement recommandé de ne pas négliger les recommandations indiquées, même si le réseau "fonctionne déjà normalement".

Comment programmer ?

Pendant la programmation applications diverses travailler avec des appareils utilisant un séparateur RS-485 et d'autres appareils avec cette interface, vous devez tenir compte de plusieurs points importants. Listons-les :

• Avant que la livraison du colis ne commence, il est impératif d'activer l'émetteur. Malgré le fait que, selon certaines sources, l'émission peut être effectuée immédiatement après la mise sous tension, certains experts recommandent de maintenir initialement une pause, qui dans le temps sera égale au débit de transmission d'une image. Dans ce cas, le programme de réception correct aura le temps de déterminer pleinement les erreurs du processus transitoire, d'effectuer la procédure de normalisation et de se préparer à la réception ultérieure des données.
• Une fois le dernier octet de données émis, il est également recommandé de faire une pause avant d'éteindre le périphérique RS-485. En particulier, cela est dû au fait que le contrôleur de port série possède souvent deux registres simultanément, dont le premier est une entrée parallèle et est destiné à recevoir des données, tandis que le second est une sortie à décalage et est utilisé pour la sortie série. Toutes les interruptions de transmission du contrôleur sont générées si le registre d'entrée est vide, lorsque les informations ont déjà été fournies au registre à décalage, mais n'ont pas encore été émises. C'est pour cette raison qu'après l'interruption de la diffusion, il est nécessaire de maintenir une certaine pause avant d'éteindre l'émetteur, qui doit être environ 0,5 bit plus longue que la trame. Pour des calculs plus précis, il est recommandé d'étudier en détail la documentation technique du contrôleur de port série utilisé.
• Étant donné que l'émetteur, le récepteur et éventuellement le convertisseur RS-485 sont connectés à une seule ligne, le propre récepteur acceptera également les transmissions de son propre émetteur. Il arrive souvent que dans les systèmes caractérisés par un accès aléatoire à la ligne, cette fonctionnalité utilisé dans le processus de vérification qu'il n'y a pas de collision entre deux émetteurs. À systèmes standards fonctionnant selon le principe "maître-esclave", il est recommandé de fermer complètement les interruptions du récepteur pendant la transmission.

Configuration du format de bus

Cette interface offre la possibilité de combiner des appareils au format "bus", lorsque tous les appareils sont combinés à l'aide d'une seule paire de fils. Dans ce cas, la ligne de communication doit nécessairement être appairée par des résistances de terminaison des deux extrémités.

Pour assurer l'adaptation, dans ce cas, des résistances sont installées, caractérisées par une résistance de 620 ohms. Ils sont toujours installés sur le premier et le dernier appareil connecté à la ligne. Dans la majorité prédominante des appareils modernes, il existe également une résistance de terminaison intégrée qui, si nécessaire, peut être connectée à la ligne en installant un cavalier spécial sur la carte de l'appareil.

Étant donné que les cavaliers sont initialement installés à la livraison, vous devez d'abord les retirer de tous les appareils, respectivement, à l'exception du premier et du dernier connectés à la ligne. Dans les convertisseurs répéteurs du modèle S2000-PI, pour chaque sortie individuelle, la résistance de terminaison est activée à l'aide d'un interrupteur, tandis que les appareils S2000-KS et S2000-K se caractérisent par une résistance de terminaison intégrée, à la suite de laquelle il n'y a pas de cavalier nécessaire pour le connecter.

Afin de fournir une ligne de communication plus longue, il est recommandé d'utiliser des répéteurs-répéteurs spécialisés équipés d'une commutation entièrement automatique du sens de transmission.

Configuration en étoile

Toutes les prises de la ligne RS-485 sont indésirables car dans ce cas, il y a une distorsion de signal assez forte, mais d'un point de vue pratique, elles peuvent être tolérées s'il y a une petite longueur de prise. Dans ce cas, l'installation de résistances de terminaison sur les branches individuelles n'est pas nécessaire.

Dans un système de distribution RS-485 contrôlé à partir d'une télécommande, si celle-ci et les appareils sont connectés sur la même ligne mais alimentés par des sources différentes, il sera nécessaire de combiner les circuits 0 V de tous les appareils et de la télécommande afin pour assurer l'égalisation de leurs potentiels. Si un cette exigence n'est pas respecté, dans ce cas, la télécommande peut avoir une connexion instable avec les appareils. Si un câble avec plusieurs paires de fils torsadés doit être utilisé, une paire complètement libre peut être utilisée pour le circuit d'égalisation de potentiel si nécessaire. Entre autres choses, il est également possible d'utiliser une paire torsadée blindée dans le cas où il n'y a pas de mise à la terre du blindage.

Que faut-il prendre en compte ?

Dans l'écrasante majorité, le courant qui traverse le fil d'égalisation de potentiel est assez faible, cependant, si des appareils 0 V ou les alimentations elles-mêmes sont connectés à plusieurs bus de masse locaux, la différence de potentiel entre différents circuits 0 V peut être de plusieurs unités, et dans certains cas même des dizaines de volts, tandis que le courant traversant le circuit d'égalisation de potentiel peut être assez important. C'est ce qui est cause commune le fait qu'il existe une connexion instable entre la télécommande et les appareils, à la suite de quoi ils peuvent même tomber en panne.

C'est pour cette raison qu'il faut exclure la possibilité de mettre à la terre le circuit 0 V, ou, au maximum, mettre à la terre ce circuit en un certain point. La possibilité d'une relation entre le 0 V et le circuit de terre de protection présent dans l'équipement utilisé dans le système d'alarme doit également être prise en compte.

Dans les installations caractérisées par un environnement électromagnétique assez difficile, il est possible de se connecter à ce réseau via un câble blindé à paire torsadée. Dans ce cas, une limite de distance plus courte peut être présente, car la capacité du câble est plus élevée.

Pour télécommande des objets ou la surveillance des paramètres des capteurs depuis la salle de contrôle est actuellement largement utilisée Ordinateur personnel. Dans l'industrie, à ces fins, l'interface RS485 est utilisée, ce qui permet de connecter jusqu'à 32 émetteurs-récepteurs via une paire torsadée sur une distance allant jusqu'à 1200 mètres à une vitesse allant jusqu'à 10 Mbps. Vous pouvez en savoir plus sur cette interface dans Tout irait bien, mais les ordinateurs ne sont pas équipés de telles interfaces. L'interface RS232 et celle des ordinateurs modernes sont assez rares. Mais un port USB est disponible sur presque tous.

L'auteur donne un schéma pratique de l'adaptateur virtuel port USB en RS485. Ainsi que RS485 vers le port série USART, qui se trouve dans le PIC18F8720 et de nombreux autres microcontrôleurs. Fig. 1. La beauté d'un port USB virtuel est que Logiciel sur l'ordinateur, vous pouvez écrire comme pour le port RS232. Et cela signifie qu'il sera possible de gérer le port à l'aide d'un contrôle tel que MSComm. Dans cet article, le programme de contrôle de l'ordinateur n'est pas pris en compte, nous enverrons donc les données de l'ordinateur à l'aide du terminal COMPump. Description détaillée travailler avec ce terminal a été discuté dans l'article USB virtuel/ Port RS-232, l'installation du pilote a également été abordée dans l'article. D'un point de vue logiciel, ce n'est pas différent de l'USB / RS485, bien que le RS232 soit un émetteur-récepteur en duplex intégral et que le RS485 soit en semi-duplex.

Ainsi le driver USB/RS485 se différencie de l'USB/RS232 en remplaçant la puce DD2 fig1 de l'article ADM213EARS par une puce D103 de type SN75176 fig1 de cet article. Cette puce est un émetteur-récepteur RS485 semi-duplex complet, le pilote de sortie est conçu pour un courant de +-60mA. Le microcircuit a un dispositif de protection contre la surchauffe intégré au niveau de 150g.S. Impédance d'entrée minimale 12k, sensibilité d'entrée 200mV. et hystérésis d'entrée 50mV. L'algorithme de fonctionnement du récepteur et de l'émetteur est donné dans les tableaux 1.2. La puce de pilote virtuelle D101, (FT232BM) vous permet de connecter la puce SN75176 sans modifier l'interface logicielle et de travailler avec le port RS485 en mode semi-duplex. La seule nuance à prendre en compte lors du développement d'un programme sur un ordinateur est que lors de la transmission d'un octet sur l'interface, vous recevrez l'octet transmis dans le récepteur, appelé écho. L'interface RS485 est conçue pour connecter des émetteurs-récepteurs à paire torsadée sur une distance allant jusqu'à 1200 mètres, mais dans des conditions de fortes interférences, le fil doit être placé dans l'écran.

Tableau 1. émetteur

Tableau 2. destinataire

FIG. 1

À la place du dispositif de contrôle, il est également nécessaire d'installer une puce d'émetteur-récepteur D3 (SN75176). Puisque nous écrivons nous-mêmes le pilote du microcontrôleur, nous passons donc de la réception à la transmission en utilisant la broche 39 du port PORTJ4. Dans le schéma de la figure 1, la puce D2 agit comme un convertisseur analogique-numérique 10 bits. Le programme donné au format HEX est présenté dans le tableau 3.

L'algorithme de son travail est le suivant. Programmer toutes les 21 µs. lit les données de l'entrée de l'ADC et écrit dans un tampon interne composé de 79 octets. Après environ 1,7 ms. Le tampon est complètement rempli et le processus est répété. Pour lire ce tampon depuis un ordinateur, il est nécessaire d'envoyer l'adresse de cet appareil. Dans notre cas, il s'agit de 0x0A. Après avoir reçu l'adresse, le microcontrôleur enverra 79 octets à l'ordinateur. L'adressage est nécessaire si plusieurs objets de contrôle sont connectés à la ligne RS485.

L'ensemble de l'appareil a été réalisé sur une planche à pain, à l'exception du microcontrôleur. Pour cela, il faut réaliser un circuit imprimé afin de pouvoir y souder les pattes. Étant donné que ce microcontrôleur a un boîtier TQFP80 d'une taille de 12x12 mm et possède 80 broches. La carte de circuit imprimé illustrée à la figure 2 est constituée de fibre de verre à une face de 0,5 mm d'épaisseur et de 35 x 35 mm. Il est souhaitable de souder ce microcircuit avec une station de soudage à l'air.