A modern technológiában az információcsere között különféle eszközök. Ez pedig megköveteli az adatok továbbítását rövid és nagy távolságokon is, kilométeres nagyságrendben. Az egyik ilyen típusú adatátvitel az eszközök közötti kommunikáció az RS-485 interfészen keresztül.

Ahol adatátvitelre van szükség RS 485-ön keresztül.

Az egyik leggyakoribb példa az adatcserére szolgáló eszközök használatára az. Az egyetlen hálózatba integrált villanyórák szekrények és cellák között vannak elosztva elosztó eszközök sőt egymástól jelentős távolságra elhelyezkedő alállomások is. Ebben az esetben az interfész adatküldésre szolgál egy vagy több mérőeszközről.

Az „egy mérő – egy modem” rendszert aktívan bevezetik, hogy adatokat továbbítsanak az energiaszolgáltató cégek szolgáltatásaihoz a magánházak és kisvállalkozások mérőközpontjaiból.

Egy másik példa: adatok fogadása mikroprocesszor terminálokról relé védelem valós időben, valamint központosított hozzáférést biztosít hozzájuk változtatások végrehajtása céljából. Ehhez hasonló módon kommunikációs interfészen keresztül kapcsolják össze a terminálokat, amelyekről az adatok a diszpécsernél telepített számítógépre kerülnek. Ha a védelem működésbe lép, a kezelőszemélyzetnek lehetősége van azonnal információt szerezni a tápáramkörök károsodásának helyéről és természetéről.

De a kommunikációs interfészek által megoldott legnehezebb probléma a komplex gyártási folyamatok központosított vezérlőrendszerei - az automatizált folyamatvezérlő rendszerek. Az ipari létesítmény kezelőjének az asztalán van egy számítógép, melynek kijelzőjén a folyamat aktuális állapotát látja: hőmérsékletek, termelékenység, be- és kikapcsolt egységek, működési módjuk. És képes mindezt egy enyhe egérkattintással irányítani.

A számítógép adatot cserél vezérlőkkel – olyan eszközökkel, amelyek az érzékelőkből érkező parancsokat a gép számára érthető nyelvre, a fordított konverziót pedig a gép nyelvéről vezérlőparancsokká alakítják át. A kommunikáció a vezérlővel, valamint a különböző vezérlők között kommunikációs interfészeken keresztül történik.

Az RS-232 interfész az RS 485 öccse.

Lehetetlen, hogy legalább röviden ne említsük az RS-232 interfészt, amelyet sorosnak is neveznek. Egyes laptopokon van egy csatlakozó a megfelelő porthoz, és néhány digitális eszköz (ugyanazok a relévédelmi terminálok) RS-232-n keresztüli kommunikációt biztosító kimenetekkel van felszerelve.

Az információcseréhez képesnek kell lennie arra, hogy továbbítsa és fogadja azokat. Erre a célra van egy jeladó és -vevő. Minden készülékben elérhetőek. Ezenkívül az egyik eszköz adókimenete (TX) egy másik eszköz (RX) vevőbemenetéhez csatlakozik. És ennek megfelelően a másik vezető mentén hasonló módon a jel az ellenkező irányba mozog.

Ez egy félduplex kommunikációs módot biztosít, azaz a vevő és az adó egyidejűleg működhet. Az RS-232 kábelen keresztüli adatok egyszerre mozoghatnak az egyik és a másik irányba.

Ennek az interfésznek a hátránya az alacsony zajvédelem. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a jel a csatlakozókábelben mind a vételhez, mind az átvitelhez egy közös vezetékhez - a földhöz - viszonyítva van kialakítva. Bármilyen interferencia, amely még egy árnyékolt kábelben is előfordul, kommunikációs hibához és egyes információbitek elvesztéséhez vezethet. Ez pedig elfogadhatatlan bonyolult és költséges mechanizmusok kezelésekor, ahol minden hiba baleset, a kommunikáció elvesztése pedig hosszú állásidőt jelent.

Ezért főként egy laptop kis ideiglenes csatlakoztatására használják digitális eszköz, például a kezdeti konfiguráció beállításához vagy a hibák kijavításához.

Az RS-485 interfész felépítése.

A fő különbség az RS-458 és az RS-232 között az, hogy minden vevő és adó egy pár vezetéken működik, ez a kommunikációs vonal. A földelő vezetéket ebben az esetben nem használják, és a vonalban a jelet differenciál módszerrel állítják elő. Egyidejűleg két vezetéken („A” és „B”) inverz formában továbbítják.

Ha az adó kimenete logikai „0”, akkor az „A” vezetékre nulla potenciál kerül. A „B” vezetéken „nem 0” jel keletkezik, azaz „1”. Ha az adó „1”-et sugároz, az ellenkezője történik.

Ennek eredményeként a jelfeszültség változását kapjuk két, sodrott érpárú vezeték között. A kábelbe belépő bármilyen interferencia a pár mindkét vezetékén egyenlő mértékben változtatja meg a feszültséget a testhez viszonyítva. De a hasznos jel feszültsége a vezetékek között képződik, ezért egyáltalán nem szenved a rajtuk lévő potenciáloktól.

Az eszközök közötti adatcsere eljárása RS-485-ön keresztül.

Az RS-485 interfészen keresztül csatlakoztatott összes eszköznek csak két csatlakozója van: „A” és „B”. A csatlakozáshoz megosztott hálózat Ezek a kivezetések párhuzamos áramkörbe vannak kötve. Ehhez kábelláncot kell lefektetni egyik eszközről a másikra.

Ebben az esetben szükség van az eszközök közötti adatcsere ésszerűsítésére, meghatározva az adás-vétel rendjét, valamint a továbbított adatok formátumát. Erre a célra egy speciális utasítást használnak, amelyet protokollnak neveznek.

Az RS-485 interfészen keresztül számos adatcsere protokoll létezik, a leggyakrabban használt a Modbas. Röviden nézzük meg, hogyan működik a legegyszerűbb protokoll, és milyen egyéb problémákat kell még megoldani a segítségével.

Példaként nézzünk meg egy hálózatot, amelyben egy eszköz több adatforrásból gyűjt adatokat. Ez lehet egy modem és egy csoport villamosenergia-mérő. Annak érdekében, hogy megtudjuk, melyik mérőről származnak az adatok, minden adó-vevő egy adott hálózatra egyedi számot kap. A szám a modem adó-vevőhöz is hozzá van rendelve.

Amikor elérkezik az energiafogyasztási adatok gyűjtésének ideje, a modem kérést generál. Először egy indító impulzus kerül továbbításra, amellyel minden eszköz megérti, hogy egy kódszó érkezik - egy üzenet, amely nullák és egyesek sorozatából áll. Ebben az első bitek a hálózaton lévő előfizetői számnak felelnek meg, a többi adat lesz, például egy parancs a szükséges információk továbbítására.

Minden eszköz megkapja az üzenetet, és összehasonlítja a hívott előfizető számát a sajátjával. Ha egyeznek, a kérés részeként küldött parancs végrehajtásra kerül. Ha nem, az eszköz figyelmen kívül hagyja a szövegét, és nem csinál semmit.

Ebben az esetben sok protokollban visszaigazolást küldenek a parancs végrehajtásának elfogadásáról vagy befejezéséről. Ha nem érkezik válasz, a továbbító eszköz bizonyos számú alkalommal megismételheti a kérést. Ha a reakció nem következik be, hibainformáció generálódik a néma előfizetővel való kommunikációs csatorna meghibásodásával kapcsolatban.

A válasz nem biztos, hogy következik, nem csak meghibásodás esetén. Ha erős interferencia van a kommunikációs csatornában, amely még mindig ott hatol, előfordulhat, hogy a parancsok nem érik el a célt. Ezenkívül eltorzulnak, és nem ismerik fel megfelelően.

A parancs hibás végrehajtása nem engedhető meg, ezért tudatosan redundáns információ kerül a csomag adataiba - az ellenőrző összeg. Kiszámítása egy bizonyos, a protokollban előírt törvény szerint történik az adó oldalon. A recepciós számol csekk összeg ugyanazon az elven, és összehasonlítják a továbbítottval. Ha megegyeznek, a vétel sikeresnek minősül, és a parancs végrehajtásra kerül. Ha nem, a készülék hibaüzenetet küld a küldő oldalnak.

A kábelcsatlakozások követelményei.

Az eszközök csatlakoztatásához az RS-485 interfésszel kábeleket használnak. csavart érpár" Bár egy pár vezeték elegendő az adatátvitelhez, általában legalább kettővel rendelkező kábeleket használnak, így tartalékot biztosítanak.

Mert jobb védelem A kábelek árnyékoltak az interferencia ellen, és az árnyékolások a teljes vonal mentén össze vannak kötve egymással. Ebből a célból az „A” és „B” kivezetéseken kívül a csatlakoztatott eszközök „COM” csatlakozóval is rendelkeznek. A vonal csak egy ponton van földelve, általában a vezérlő, a modem vagy a számítógép helyén. Tilos ezt két ponton megtenni, hogy elkerüljük az interferenciát, amely a földelési pontok potenciálkülönbsége miatt elkerülhetetlenül átáramlik a képernyőn.

A kábelek csak sorba vannak kötve egymással, elágazás nem lehetséges. A vonalhoz egy 120 Ohm ellenállású ellenállást kell csatlakoztatni a végére (ez a kábel jellemző impedanciája).

Általános telepítés kábelvonalak az interfész egyszerű feladat. Sokkal nehezebb lesz a berendezés konfigurálása, amihez speciális ismeretekkel rendelkező emberekre lesz szükség.

Az RS-485 interfész működésének jobb megértése érdekében javasoljuk, hogy nézze meg a következő videót:

Az RS-485 szabványt először az Electronics Industry Association vette át. Ma fontolgatja elektromos jellemzők különféle vevők és adók, amelyeket a kiegyensúlyozott digitális rendszerekben használnak.

Mi ez a szabvány?

Az RS-485 egy jól ismert interfész neve, amelyet aktívan használnak mindenféle ipari vezérlőrendszerben bizonyos vezérlők és sok más eszköz egymáshoz csatlakoztatására. A fő különbség ezen interfész és az RS-232 között az, hogy több típusú berendezés egyidejű kombinálását foglalja magában. Az RS-485 használatakor a több eszköz közötti nagy sebességű adatcsere egyetlen kétvezetékes kommunikációs vonal használatával garantált félduplex módban. A modern iparban részt vesz a folyamatirányító rendszerek létrehozásában.

Hatótáv és sebesség

A bemutatott szabvány segítségével akár 10 Mbit/s sebességgel is elérhető az információ sugárzása. Érdemes megjegyezni, hogy a maximális lehetséges hatótávolság közvetlenül függ az adatátviteli sebességtől. Érdemes megjegyezni, hogy a maximális sebesség biztosítása érdekében az információ 120 méternél tovább nem továbbítható. Ugyanakkor 100 kbit/s sebességgel több mint 1200 méteren keresztül továbbítják az adatokat.

A csatlakoztatott eszközök száma

Az RS-485 interfész által integrálható eszközök száma közvetlenül attól függ, hogy milyen adó-vevők vannak benne. Minden adó speciális vezérlést biztosít 32 szabványos vevőhöz. Tudnia kell azonban, hogy vannak olyan vevőkészülékek, amelyek bemeneti impedanciája 50%-kal, 25%-kal vagy kevesebbel tér el a szabványtól. Ha ezt a berendezést használja, az eszközök teljes száma ennek megfelelően nő.

Csatlakozók és protokollok

Az RS-485 kábel nem képes semmilyen meghatározott információs keretformátum vagy csereprotokoll normalizálására. Általában az RS-232 által használt hasonló kereteket használják a műsorszóráshoz. Más szóval, adatbitek, stop- és startbitek, valamint szükség esetén paritásbitek. Ami a csereprotokollok működését illeti, a legtöbb modern rendszerben a „mester-szolga” elv szerint történik. Ez azt jelenti, hogy a hálózaton egy bizonyos eszköz vezető szerepet tölt be, és kezdeményezi a küldési kérések cseréjét a logikai címekben eltérő slave eszközök között. Jelenleg a leghíresebb protokoll a Modbus RTU. Meg kell jegyezni, hogy az RS-485 kábel nem rendelkezik meghatározott típusú csatlakozókkal vagy vezetékekkel. Más szóval, vannak terminálcsatlakozók, DB9 és mások.

Kapcsolat

A bemutatott felület használatakor gyakran találkozik a helyi hálózat, amely egyszerre több típusú adó-vevőt kombinál. Az RS-485 csatlakozás létrehozásakor a jeláramköröket helyesen kell kombinálni egymással. Ezeket általában A-nak és B-nek hívják. Így a polaritás felcserélése miatt nem kell aggódni, csak a csatlakoztatott eszközök leállnak.

Az RS-485 interfész használatakor figyelembe kell venni a működésének bizonyos jellemzőit. Így az ajánlások a következők:

1. A jel sugárzásának optimális közege egy sodrott érpáron alapuló kábel.
2. A vezeték végeit speciális sorkapocsellenállások segítségével kell tompítani.
3. A szabványos vagy USB RS-485-öt használó hálózatot sín topológiában kell fektetni anélkül, hogy húzódna.
4. Az eszközöket a lehető legrövidebb hosszúságú kábelekkel kell a kábelhez csatlakoztatni.

Koordináció

A lezáró ellenállások segítségével a szabványos vagy USB RS-485 garantálja a vezeték nyitott végének teljes illeszkedését a következő vezetékhez. Ez teljesen kiküszöböli a jelvisszaverődés lehetőségét. A csavart érpáron alapuló kábel és vezetékek jellemző impedanciájához kapcsolódó ellenállások névleges ellenállása általában körülbelül 100-120 ohm. Például a jelenleg ismert UTP-5 kábel, amelyet gyakran használnak az Ethernet telepítési folyamatában, jellemző impedanciája 100 ohm.

A többi kábelopcióhoz hasonlóan eltérő minősítés is alkalmazható. Szükség esetén ellenállások forraszthatók a végberendezésekben található kábelcsatlakozók tűire. Ritkán az ellenállásokat magában a berendezésben szerelik fel, ennek eredményeként jumpereket kell telepíteni az ellenállás csatlakoztatásához. Ebben az esetben, amikor egy eszköz csatlakoztatva van, a vonal nem illeszkedik. A rendszer többi részének normál működésének biztosításához egy megfelelő dugót kell csatlakoztatnia.

Jelszintek

Az RS-485 port kiegyensúlyozott adatátviteli sémát alkalmaz. Más szóval, az A és B jeláramkörök feszültségszintje ellenfázisban változik. Az érzékelő segítségével a maximális terhelés figyelembevételével 1,5 V jelszintet biztosítunk. Ezen túlmenően, a készülék alapjárata esetén legfeljebb 6 V-ot biztosítanak. A feszültségszint mérése differenciáltan történik. A vevő helyén a vett jel minimális szintjének legalább 200 mV-nak kell lennie.

Elfogultság

Ha nem figyelhető meg jel a jeláramkörökön, enyhe előfeszítést alkalmazunk. Megvédi a vevőt téves riasztás esetén. A szakértők azt tanácsolják, hogy 200 mV-nál valamivel nagyobb eltolást hajtsanak végre, mivel ez az érték a szabvány szerint megfelel a bemeneti jel megbízhatatlansági zónájának. Ilyen helyzetben az A áramkör megközelíti a forrás pozitív pólusát, és a B áramkör a közös felé húzódik.

Példa

A tápegység szükséges előfeszítése és feszültsége alapján kiszámítják az ellenállásértékeket. Például, ha 250 mV-os eltolást szeretne elérni sorkapocs-ellenállásokkal, RT = 120 ohm. Érdemes megjegyezni, hogy a forrás feszültsége 12 V. Figyelembe véve azt a tényt, hogy ebben az esetben két ellenállás van egymással párhuzamosan csatlakoztatva, és nem veszik figyelembe a vevőoldali terhelést, az előfeszítő áram eléri a 0,0042-t. . Ugyanakkor az előfeszítő áramkör teljes ellenállása 2857 Ohm. Az Rcm körülbelül 1400 Ohm lesz. Így ki kell választania a legközelebbi címletet. Példa erre az 1,5 kOhm-os ellenállás. Az elmozduláshoz szükséges. Ezenkívül egy külső 12 voltos ellenállást használnak.

Azt is meg kell jegyezni, hogy a rendszerben van a vezérlő tápegységének leválasztott kimenete, amely a fő linket képviseli a saját áramköri szegmensében. Igaz, van más lehetőség is a torzítás végrehajtására, ahol RS-485 konverter és egyéb elemek is szerepelnek, de ennek ellenére figyelembe kell venni, hogy az előfeszítést biztosító csomópont időnként kikapcsol, vagy végül teljesen kikerül a hálózatból. Ha létezik eltolás, az A áramkör teljes szakadási potenciálja pozitívnak tekinthető a B áramkörhöz képest. Ez útmutatóként szolgál, amikor új berendezést csatlakoztatnak a kábelhez vezetékjelölések használata nélkül.

Helytelen bekötés és torzítás

A fent jelzett ajánlások megvalósítása lehetővé teszi az elektromos jelek helyes továbbítását a hálózat különböző pontjaira, ha az RS-485 protokollt veszik alapul. Ha legalább egy követelmény nem teljesül, jeltorzulás lép fel. A legszembetűnőbb torzítások akkor jelentkeznek, ha az információcsere sebessége 1 Mbit/s felett van. Igaz, még kisebb sebességnél sem ajánlott elhanyagolni ezeket a tippeket. Ez a szabály a normál hálózati működésre is érvényes.

Hogyan kell programozni?

Az RS-485 elosztó által használt eszközökkel és a bemutatott interfésszel rendelkező egyéb eszközökkel működő különféle alkalmazások programozása során több fontos szempontot is figyelembe kell venni.

A csomag kézbesítésének megkezdése előtt aktiválni kell a jeladót. Érdemes megjegyezni, hogy egyes források szerint a szállítás azonnal végrehajtható az aktiválás után. Ennek ellenére egyes szakértők azt tanácsolják, hogy először egy képkocka adási sebességével megegyező ideig szüneteltessenek. Ebben az esetben egy helyes fogadó programnak van ideje teljesen azonosítani a tranziens folyamat hibáit, amely képes végrehajtani a normalizálási eljárást és felkészülni a következő adatfogadásra.

Az utolsó adatbájt kiadása után szünetet kell tartania az RS-485 eszköz leválasztása előtt. Ez bizonyos értelemben annak köszönhető, hogy a soros port vezérlő gyakran két regisztert tartalmaz egyszerre. Az első egy párhuzamos bemenet, információ fogadására szolgál. A második eltolási kimenetnek számít, szekvenciális kimenetre használják.

Amikor a vezérlő adatokat továbbít, akkor bármilyen megszakítás generálódik, ha a bemeneti regiszter üres. Ez akkor fordul elő, ha a műszaknyilvántartásba már eljuttatták az információkat, de még nem adták ki. Ez az oka annak is, hogy az adás leállítása után bizonyos szünetet kell tartani az adó kikapcsolása előtt. Körülbelül 0,5 bittel hosszabbnak kell lennie, mint a keret. Pontosabb számítások elvégzésekor ajánlatos részletesebben tanulmányozni a használt soros port vezérlő műszaki dokumentációját.

Lehetséges, hogy az adó, a vevő és az RS-485 átalakító közös vonalra csatlakozik. Ily módon a saját vevő is elkezdi érzékelni a saját adó által végzett adást. Gyakran előfordul, hogy a véletlenszerű vonali hozzáféréssel jellemezhető rendszerekben ez a funkció annak ellenőrzésére szolgál, hogy nincs-e ütközés két adó között.

Busz formátum beállítása

A bemutatott interfész képes a „busz” formátumú eszközök kombinálására, amikor az összes berendezés egy pár vezetékkel van csatlakoztatva. Ez azt jelenti, hogy a kommunikációs vonalat mindkét végén sorvégi ellenállással kell illeszteni. Ennek biztosítása érdekében 620 Ohm ellenállású ellenállásokat kell beépíteni. Mindig az első és az utolsó vezetékre csatlakoztatott eszközre vannak felszerelve.

A modern eszközök általában beépített illeszkedő ellenállással rendelkeznek. Igény esetén egy speciális jumper felszerelésével a vezetékre csatlakoztatható. Érdemes megjegyezni, hogy a jumperek szállítási állapotát először telepítik, ezért az első és az utolsó kivételével minden eszközről el kell távolítania őket. Azt is meg kell jegyezni, hogy az S2000-PI modell konverter-átjátszóiban külön kimenethez az illesztési ellenállást egy kapcsoló segítségével aktiválják. Ami a beépített illesztő ellenállással jellemezhető S2000-KS és S2000-K eszközöket illeti, ezek csatlakoztatásához nincs szükség jumperre. A hosszú kommunikációs vonal biztosítása érdekében célszerű speciális átjátszó-reléket használni, amelyek előre fel vannak szerelve teljesen automatikus átviteli irányváltással.

Csillag konfiguráció

Az RS-485 vonal összes ága nemkívánatosnak minősül, mivel túlzott jeltorzítást okoz. Bár gyakorlati szempontból ez megengedhető rövid ághossz esetén. Ebben az esetben nincs szükség az egyes ágakra megfelelő ellenállások felszerelésére.

Az RS-485 rendszerben, ahol a vezérlés távirányítóval történik, amikor az ellenállások és eszközök ugyanahhoz a vezetékhez vannak csatlakoztatva, de különböző forrásokból táplálkoznak, az összes eszköz 0 V-os áramkörét és a távirányítót össze kell kapcsolni. lehetőségeinek kiegyenlítése érdekében. Ha ez a követelmény nem teljesül, a távirányító instabil kommunikációt folytathat az eszközökkel. Többes vezeték használata esetén csavart érpárok, egy teljesen szabad pár használható a potenciálkiegyenlítő áramkörhöz, ha szükséges. Ezenkívül árnyékolt csavart érpárt is lehet használni, ha nincs képernyőföldelés.

Mit érdemes figyelembe venni?

A legtöbb esetben a potenciálkiegyenlítő vezetéken áthaladó áramot meglehetősen kicsinek tekintik. Ha a készülékek 0 V-os feszültsége vagy maguk a tápegységek több helyi földbuszra csatlakoznak, akkor a különböző 0 V-os áramkörök közötti potenciálkülönbség több egységet is elérhet. Néha adott értéket több tíz volt, és a potenciálkiegyenlítő áramkörön átfolyó áram meglehetősen jelentős. Gyakran ez az oka annak, hogy instabil kapcsolat van a távirányító és az eszközök között. Ennek eredményeként akár meg is bukhatnak.

Ezért ki kell zárni a 0 V-os áramkör földelésének lehetőségét, vagy az áramkört egy bizonyos ponton földelni. Ezenkívül figyelembe kell venni a 0 V és a védőföldelés közötti kapcsolat lehetőségét, amely a riasztórendszerben használt berendezésben van. Meg kell jegyezni, hogy azokban a létesítményekben, ahol viszonylag nehéz elektromágneses környezet jellemző, árnyékolt, csavart érpárral is lehet csatlakozni ehhez a hálózathoz. Továbbra is hangsúlyozni kell, hogy ebben a helyzetben kisebb lehet a határérték, mivel a vezeték kapacitása nagyobbnak tekinthető.

Telepítési funkciók

A hálózati kommunikáció „ötödik kategóriájú csavart érpárú kábellel” történik. A vezérlők egy „busz” topológia segítségével kapcsolódnak egymáshoz, pl. sorban egymás után.

A hálózati helyes működés (különösen hosszú kábelek használata esetén) csak akkor lehetséges, ha az összes adó-vevő között csak egy vonal van („busz topológia”).

Legfeljebb 32 eszköz foglalható a sorba (normál rakományegységhez vagy több - ¼ terheléshez), tetszés szerint elhelyezve a teljes hosszában. A készülékeket nagyon rövid (30 cm-nél nem hosszabb) kábelekkel kell a vezetékhez csatlakoztatni, hogy elkerüljük az Y-hasadást.

A gyakorlatban azonban ez a hossz több méterrel növelhető. A legtöbb esetben az összetett konfiguráció problémája megoldható interfész-ismétlők segítségével.

A jelátviteli vezetékeket legalább 50 cm-re kell elhelyezni az elektromos tápkábelektől, különösen a terhelő kábelektől. Sőt, nem szabad egy fonatba fektetni ezekkel a kábelekkel vagy olyan kábelekkel, amelyeken nagy áram folyik át, mert ez interferenciát és hibákat eredményezhet.

Az elektromos vezetékek metszéspontjának 90 fokos szögben kell lennie. A csavart érpárok összeillesztése és a csavarok használata tilos. A kábelezéshez két-négy csavart érpárú kábelek használata javasolt, hogy:

• használjon további vezetékeket vízelvezető vezetékként;
• tudja használni ezeket a vonalakat más berendezésekkel;
• például az RS-422 protokoll használatával;
• legyen tartalék, ha szakadás vagy rövidzárlat lép fel a főpáron.

Az RS485 szabvány biztosítja az eszközök működését akár 1,2 km hosszú vonalon. Ez az érték a maximum. A gyakorlatban 500 m-nél nem hosszabb vezetékek alkalmazása javasolt Hosszú vezetékes rendszerek építésénél különös gondot kell fordítani a kábel kiválasztására, amelynek megfelelő keresztmetszetűnek kell lennie.

A használt kábelnek legalább 0,2 V feszültséget kell biztosítania a vonal túlsó végén lévő 120 Ohm-os lezárónál, ha az adóeszköz kimenete 2 V. Nem javasolt 22 AWG-nél kisebb kábelek használata.

Az RS-485 egy szabvány, amelyet először az Electronics Industry Association fogadott el. Jelenleg ez a szabvány figyelembe veszi a különféle szimmetrikus digitális rendszerekben használt vevők és adók összes típusának elektromos jellemzőit.

Mi ő?

A szakemberek körében az RS-485 egy meglehetősen népszerű interfész neve, amelyet aktívan használnak különböző ipari folyamatvezérlő rendszerekben több vezérlő, valamint sok más eszköz egymáshoz csatlakoztatására. A fő különbség ezen interfész és az ugyanilyen gyakori RS-232 között az, hogy több típusú berendezés egyidejű integrálását teszi lehetővé.

Az RS-485 használatával nagy sebességű információcsere biztosított több eszköz között egyetlen eszközön keresztül kétvezetékes vezeték kommunikáció félduplex módban. A modern iparban széles körben használják a folyamatvezérlő rendszerek kialakítása során.

Hatótáv és sebesség

Ennek a szabványnak a használatával az információ akár 10 Mbit/s sebességgel is továbbítható, míg a maximális lehetséges hatótávolság közvetlenül függ az adatátvitel sebességétől. Így a maximális sebesség érdekében az adatátvitel legfeljebb 120 méter, míg 100 kbit/s sebességgel több mint 1200 méteren keresztül továbbítható.

A csatlakoztatott eszközök száma

Az RS-485 interfész által integrálható eszközök száma közvetlenül függ attól, hogy milyen adó-vevőket használnak az eszközben. Mindegyik adót úgy tervezték, hogy egyidejűleg akár 32 szabványos vevőt is meghajtson, de ügyeljen arra, hogy vannak olyan vevők, amelyek bemeneti impedanciája 50%, 25% vagy még kisebb, mint a szabványos, és ha ilyen berendezést használnak, akkor az összes az eszközök ennek megfelelően növekedni fognak.

Csatlakozók és protokollok

Az RS-485 kábel nem szabványosítja az információs keretek vagy csereprotokollok egyik formátumát sem. Az esetek túlnyomó többségében pontosan ugyanazokat a kereteket használják, mint az RS-232, azaz adatbiteket, stop- és startbiteket, valamint szükség esetén paritásbiteket.

A kommunikációs protokollok működése a legtöbb modern rendszerben a „mester-szolga” elven történik, vagyis a hálózaton lévő egyes eszközök a mesterek, és kezdeményezik a küldési kérések cseréjét az összes egymástól eltérő szolga eszköz között. logikai címek. Ma a legnépszerűbb protokoll a Modbus RTU.

Érdemes megjegyezni, hogy az RS-485-ös kábelnek nincs konkrét típusú csatlakozója vagy vezetéke sem, vagyis megtalálhatók a terminálcsatlakozók, a DB9 és mások.

Kapcsolat

Leggyakrabban ezt az interfészt olyan helyi hálózatban használják, amely egyszerre több adó-vevőt kombinál.

Az RS-485 csatlakoztatásakor az általában A-nak és B-nek nevezett jeláramköröket helyesen kell összekötni egymással, ebben az esetben a polaritásváltás nem olyan rossz, csak a csatlakoztatott eszközök nem működnek.

Az RS-485 interfész használatakor figyelembe kell venni a működésének számos jellemzőjét:

• A jelátvitel legoptimálisabb közege a sodrott érpárú kábel.
• A kábel végeit speciális sorkapocsellenállásokkal kell bedugni.
• A szabványos vagy USB RS-485-öt használó hálózatot leágazó vezetékek nélkül kell lefektetni.
• Az eszközöket a lehető legrövidebb hosszra kell csatlakoztatni.

Koordináció

Sorkapocsellenállások használatával a szabványos vagy USB RS-485 biztosítja a kábel nyitott végének teljes illeszkedését a következő vonalhoz, teljesen kiküszöbölve a jelvisszaverődés lehetőségét.

Az ellenállások névleges ellenállása megfelel a kábel jellemző impedanciájának, és a csavart érpáron alapuló kábeleknél a legtöbb esetben körülbelül 100-120 Ohm. Például a jelenleg meglehetősen népszerű UTP-5 kábel, amelyet aktívan használnak az Ethernet lefektetésének folyamatában, jellemző impedanciája 100 Ohm. Más kábelopciók esetén más minősítés is használható.

Szükség esetén a végberendezésekben már a kábelcsatlakozók érintkezőire ellenállások forraszthatók. Magába az eszközbe ritkán vannak ellenállások beépítve, ezért az ellenállás csatlakoztatásához jumpereket kell telepíteni. Ebben az esetben, ha a készülék ki van kapcsolva, a vonal teljesen nem illeszkedik. És a rendszer többi részének normál működésének biztosítása érdekében egy megfelelő dugót kell csatlakoztatnia.

Jelszintek

Az RS-485 port szimmetrikus adatátviteli áramkört használ, vagyis az A és B jeláramkörök feszültségszintje ellenfázisban változik.

Az érzékelőnek 1,5 V jelszintet kell biztosítania maximális terhelés mellett, és legfeljebb 6 V, ha a készülék alapjáraton van. A feszültségszint mérése differenciáltan történik, minden jelvezeték a másikhoz képest.

Ahol a vevő található, a vett jel minimális szintje minden esetben legalább 200 mV legyen.

Elfogultság

Abban az esetben, ha nincs jel a jeláramkörökön, enyhe eltolódás történik, amely megvédi a vevőt a téves riasztásoktól.

A szakértők valamivel 200 mV-nál nagyobb torzítást javasolnak, mivel ez az érték a szabvány szerint a bemeneti jel megbízhatatlansági zónájának felel meg. Ebben az esetben az A áramkört a forrás pozitív pólusára, míg a B áramkört közösre húzzuk.

Példa

Az áramforrás szükséges előfeszítésének és feszültségének megfelelően számítást kell végezni, például ha 250 mV előfeszítést kell elérni az R T = 120 Ohm sorkapocsellenállásokkal, mivel a forrás feszültsége 12 V Tekintettel arra, hogy ebben az esetben két ellenállás van egymással párhuzamosan kötve, és teljesen figyelmen kívül hagyva a vevőoldali terhelést, az előfeszítési áram 0,0042 A, míg az előfeszítő áramkör teljes ellenállása 2857 ohm. Az R cm ebben az esetben körülbelül 1400 Ohm lesz, ezért ki kell választania a legközelebbi értéket.

A példa egy 1,5k ellenállást fog használni az előfeszítéshez, valamint egy külső 12 voltos ellenállást. Ezenkívül rendszerünk a vezérlő tápegységének leválasztott kimenetével rendelkezik, amely a vezető láncszem az áramköri szegmensében.

Természetesen sok más lehetőség is van az előfeszítés megvalósítására, amely RS-485 átalakítót és más elemeket használ, de minden esetben az előfeszítő áramkörök elhelyezésekor figyelembe kell venni azt a tényt, hogy az azt biztosító csomópont időnként megfordul. ki, sőt végül teljesen eltávolítható a hálózatból.

Ha van eltolás, akkor az A áramkör potenciálja teljes üresjáraton pozitív a B áramkörhöz képest, ami irányadó, ha egy új eszközt vezetékjelzés nélküli kábelre csatlakoztatunk.

Helytelen bekötés és torzítás

A fenti ajánlások követése lehetővé teszi az elektromos jelek normál átvitelét a hálózat különböző pontjaira, ha az RS-485 protokollt használják alapul. Ha a követelmények legalább egy része nem teljesül, jeltorzulás lép fel. A legszembetűnőbb torzulások akkor kezdenek megjelenni, ha az adatcsere sebessége meghaladja az 1 Mbit/s-ot, de valójában még alacsonyabb sebességek esetén sem ajánlott figyelmen kívül hagyni ezeket az ajánlásokat, még akkor sem, ha a hálózat „már normálisan működik. ”

Hogyan kell programozni?

Programozás közben különféle alkalmazások Ha olyan eszközökkel dolgozik, amelyek RS-485 elosztót használnak, és más, ezzel az interfésszel rendelkező eszközökkel, több fontos szempontot is figyelembe kell vennie. Soroljuk fel őket:

• A csomag kézbesítésének megkezdése előtt aktiválni kell az adót. Annak ellenére, hogy bizonyos forrásokból származó információk szerint a kézbesítés azonnal elvégezhető a bekapcsolás után, egyes szakértők azt javasolják, hogy először szüneteltessen, ami idővel megegyezik egy képkocka átviteli sebességével. Ebben az esetben egy helyes fogadó programnak lesz ideje teljesen azonosítani a tranziens folyamat hibáit, elvégezni a normalizálási eljárást és felkészülni az adatok későbbi fogadására.
• Az utolsó adatbájt kiadása után is javasolt szünetet tartani az RS-485 eszköz leválasztása előtt. Ez különösen annak a ténynek köszönhető, hogy a soros port vezérlő gyakran két regisztert tartalmaz egyszerre, amelyek közül az első párhuzamos bemenet, és adatok fogadására szolgál, míg a második egy shift kimenet, és soros kimenetre szolgál. A vezérlő bármilyen átviteli megszakítása akkor jön létre, ha a bemeneti regiszter üres, amikor a műszakregiszter már megkapta az információt, de még nem adták ki. Ez az oka annak, hogy az adás megszakítása után egy bizonyos szünetet kell tartania az adó kikapcsolása előtt, amelynek körülbelül 0,5 bittel hosszabbnak kell lennie, mint a keret. A pontosabb számítások elvégzéséhez ajánlatos részletesen tanulmányozni a használt soros port vezérlő műszaki dokumentációját.
• Mivel az adó, a vevő és esetleg az RS-485 konverter egyetlen vonalhoz csatlakozik, a natív vevő is fogadja az adásokat a saját adójától. Ez gyakran előfordul, amikor a vonalhoz való véletlenszerű hozzáféréssel jellemezhető rendszerekben ezt a funkciót használják annak ellenőrzésére, hogy nincs-e ütközés két adó között. BAN BEN szabványos rendszerek, a master-slave elven működő, adás közben javasolt a vevőegység megszakításait teljesen lezárni.

Busz formátum beállítása

Ez az interfész lehetőséget biztosít a „busz” formátumú eszközök kombinálására, ha az összes eszköz egyetlen vezetékpárral van csatlakoztatva. Ebben az esetben a kommunikációs vonalat mindkét végén sorkapocs-ellenállással kell illeszteni.

A koordináció biztosítása érdekében ebben az esetben 620 Ohm ellenállású ellenállásokat szerelnek fel. Mindig az első és az utolsó vonalra csatlakoztatott eszközre telepítik őket. A modern készülékek túlnyomó többsége beépített illesztő ellenállással is rendelkezik, amely szükség esetén egy speciális jumper felszerelésével a sorba illeszthető a készülék lapjára.

Mivel a jumpereket kezdetben szállítási állapotban szerelték fel, először el kell távolítania őket minden eszközről, kivéve az első és az utolsó vezetékhez csatlakoztatott eszközt. Az S2000-PI modell konverter-ismétlőiben minden egyes kimenetnél az illesztési ellenállást egy kapcsoló segítségével kapcsolják be, míg az S2000-KS és S2000-K készülékeket beépített illesztési ellenállás jellemzi, ennek eredményeként amelynek csatlakoztatásához nincs szükség jumperre.

A hosszabb kommunikációs vonal biztosítása érdekében speciális, teljesen automatikus átviteli irányváltással felszerelt átjátszó-relék használata javasolt.

Csillag konfiguráció

Az RS-485 vonal bármely leágazása nem kívánatos, mert elég nagy jeltorzítást okoz, de gyakorlati szempontból elviselhető, ha a leágazás rövid. Ebben az esetben nincs szükség az egyes ágakra megfelelő ellenállások felszerelésére.

Egy konzollal vezérelt RS-485 elosztórendszerben, ha az utóbbi és az eszközök ugyanahhoz a vezetékhez csatlakoznak, de különböző forrásokból táplálkoznak, akkor az összes eszköz és a konzol 0 V-os áramkörét kombinálni kell, hogy biztosítják potenciáljuk kiegyenlítését. Ha ezt a követelményt nem figyelhető meg, akkor ebben az esetben a távirányító instabil kapcsolatban állhat az eszközökkel. Ha több csavart érpárból álló kábelt használunk, akkor a potenciálkiegyenlítő áramkörhöz szükség esetén egy teljesen szabad érpár is használható. Többek között árnyékolt csavart érpár használatára is van lehetőség, ha nincs képernyőföldelés.

Mit kell figyelembe venni?

Az esetek túlnyomó többségében a potenciálkiegyenlítő vezetéken áthaladó áram elég kicsi, azonban ha magukat a 0 V-os eszközöket vagy tápegységeket több helyi földbuszra csatlakoztatjuk, akkor a különböző 0 V-os áramkörök közötti potenciálkülönbség csökkenhet. több egység, esetenként akár több tíz volt is, miközben a potenciálkiegyenlítő áramkörön átfolyó áram meglehetősen jelentős lehet. Pontosan erről van szó gyakori ok az, hogy a távirányító és a készülékek között instabil kapcsolat van, aminek következtében akár meg is hibázhatnak.

Emiatt ki kell zárni a 0 V-os áramkör földelésének lehetőségét, vagy legfeljebb egy bizonyos ponton. Figyelembe kell venni a 0 V és a riasztórendszerben használt berendezésben lévő védőföldelés közötti kapcsolat lehetőségét is.

A meglehetősen erős elektromágneses környezettel jellemezhető létesítményekben ez a hálózat árnyékolt, csavart érpáron keresztül csatlakoztatható. Ebben az esetben rövidebb maximális tartomány lehet jelen, mivel a kábel kapacitása nagyobb.

Mert távirányító tárgyakat vagy az érzékelőparaméterek vezérlőközpontból történő vezérlését jelenleg széles körben használják személyi számítógépek. Az iparban erre a célra az RS485 interfészt használják, amely akár 32 adó-vevő csatlakoztatását teszi lehetővé sodrott érpáron keresztül, akár 1200 méteres távolságban, akár 10 Mbit/s sebességgel. Erről a felületről bővebben a Minden rendben lenne, de a számítógépek nincsenek felszerelve ilyen interfészekkel. Az RS232 interfész meglehetősen ritkán található a modern számítógépeken. De szinte minden USB-port elérhető.

A szerző egy virtuális adapter gyakorlati diagramját mutatja be USB csatlakozó RS485-re. Valamint RS485 az USART soros porthoz, amely elérhető a PIC18F8720-ban és sok más mikrokontrollerben. 1. ábra. A virtuális USB-port szépsége az szoftver számítógépen mindkettőt írhatja az RS232 portra. Ez azt jelenti, hogy a port egy vezérlőelem, például MSComm segítségével vezérelhető. Ez a cikk nem tárgyalja a számítógép vezérlőprogramját, ezért adatokat küldünk a számítógépről a COMPump terminál segítségével. Részletes leírás a terminállal való munkáról a cikkben szó esett Virtuális USB/ RS-232 port, illesztőprogram telepítése is szóba került a cikkben. Szoftveres szempontból nem különbözik az USB/RS485-től, bár az RS232 full-duplex adó-vevő, az RS485 pedig félduplex.

Tehát az USB/RS485 illesztőprogram különbözik az USB/RS232-től azáltal, hogy az ADM213EARS cikkben szereplő 1. ábrán látható DD2 chipet egy SN75176 típusú D103 chipre cseréli, jelen cikk 1. ábrája szerint. Ez a mikroáramkör egy komplett félduplex RS485 adó-vevő, a kimeneti meghajtót +-60mA áramerősségre tervezték. A mikroáramkör beépített túlmelegedés elleni védelemmel rendelkezik 150 Celsius fokon. Minimális bemeneti impedancia 12k, bemeneti érzékenység 200mV. és bemeneti hiszterézis 50mV. A vevő és adó működési algoritmusát az 1. és 2. táblázat tartalmazza. A D101 virtuális illesztőprogram chip (FT232BM) lehetővé teszi az SN75176 chip csatlakoztatását a szoftveres interfész módosítása nélkül, és az RS485 porttal half-duplex módban történő munkát. A számítógépen történő programfejlesztésnél az egyetlen árnyalatot érdemes figyelembe venni, hogy miközben egy bájtot továbbítunk az interfészen, a vevőben megkapjuk a továbbított bájtot, az úgynevezett visszhangot. Az RS485 interfész az adó-vevők sodrott érpárú kábelekkel történő csatlakoztatására szolgál akár 1200 méteres távolságon keresztül, azonban erős interferencia esetén a vezetéket árnyékolásba kell helyezni.

Asztal 1. adó

2. táblázat. vevő

1. ÁBRA

A vezérlőeszköz helyére a D3 adó-vevő chipet (SN75176) is be kell szerelni. Mivel mi magunk írjuk a meghajtót a mikrokontrollerhez, a vételről az adásra váltunk a PORTJ4 port 39-es érintkezőjével. Az 1. ábrán a D2 chip 10 bites analóg-digitális átalakítóként működik. A HEX formátumú programot a 3. táblázat mutatja.

Munkájának algoritmusa a következő. Programozzon 21 µs-ként. beolvassa az adatokat az ADC bemenetről, és egy 79 bájtból álló belső pufferbe ír. Körülbelül 1,7 ms után. A puffer teljesen megtelik, és a folyamat megismétlődik. A puffer számítógépről történő olvasásához el kell küldenie ennek az eszköznek a címét. Esetünkben 0x0A. A cím beérkezése után a mikrokontroller 79 bájtot továbbít a számítógépnek. A címzés akkor szükséges, ha egynél több vezérlőobjektum csatlakozik az RS485 vonalhoz.

A mikrokontroller kivételével az egész készülék kenyérlapon készült. Nyomtatott áramköri lapot kell hozzá készíteni, hogy vezetékeket lehessen rá forrasztani. Mivel ennek a mikrokontrollernek egy 12x12 mm-es TQFP80 tokozása van, és 80 tűs. A 2. ábrán látható nyomtatott áramköri lap 0,5 mm vastagságú, 35x35 mm méretű egyoldalas üvegszálból készült. Ezt a mikroáramkört célszerű légforrasztóállomással forrasztani.