RS-485: lidhje dhe kontroll

RS-485 është një standard i adoptuar për herë të parë nga Shoqata e Industrisë Elektronike. Deri më sot, ky standard trajton karakteristikat elektrike të të gjitha llojeve të marrësve dhe transmetuesve të përdorur në sisteme dixhitale të balancuara të ndryshme.

Çfarë është ai?

Ndër specialistët, RS-485 është emri i një ndërfaqe mjaft të popullarizuar që përdoret në mënyrë aktive në sistemet e ndryshme të kontrollit të proceseve industriale për të lidhur kontrollues të shumëfishtë, si dhe shumë pajisje të tjera mes tyre. Dallimi kryesor i kësaj ndërfaqe nga jo më pak i zakonshëm RS-232 është se ajo siguron kombinimin e njëkohshëm të disa llojeve të pajisjeve.

Me ndihmën e RS-485, shkëmbimi i informacionit me shpejtësi të lartë është i mundur në mes të disa pajisjeve përmes një linje komunikimi me dy tela në mënyrë gjysmë dupleks. Ajo është përdorur gjerësisht në industrinë moderne në procesin e formimit të një sistemi të automatizuar të kontrollit të procesit.

Gama dhe shpejtësia

Me ndihmën e këtij standardi, arrihet transmetimi i informacionit me shpejtësi deri në 10 Mbps, ndërsa maksimumi i mundshëm varet drejtpërdrejt nga shpejtësia me të cilën transmetohen të dhënat. Kështu, për të siguruar shpejtësinë maksimale, të dhënat mund të transmetohen jo më shumë se 120 metra, ndërsa me një shpejtësi prej 100 kbit / s informacioni transmetohet nga më shumë se 1200 metra.

Numri i pajisjeve që do të lidhen

Numri i pajisjeve që mund të kombinojnë ndërfaqen RS-485 do të varet drejtpërsëdrejti në cilat transceivers përdoren në pajisjen. Secili transmetues është projektuar për kontroll të njëkohshëm të 32 marrësve standardë, por duhet të kuptohet se ekzistojnë marrësa, rezistenca e të cilave është 50%, 25% ose edhe një pjesë më e vogël e pranuesit standard dhe nëse përdoret një pajisje e tillë, numri i përgjithshëm i pajisjeve do të rritet në përputhje me rrethanat.

Lidhësit dhe Protokollet

Kablloja RS-485 nuk normalizon asnjë format specifik të kornizave të informacionit ose protokollin e shkëmbimit. Në shumicën e rasteve, të njëjtat korniza që përdorin RS-232, dmth., Bit të dhënash, ndalojnë dhe fillojnë bitat, dhe një bit pariteti, nëse aplikohet, përdoren për transmetimin e të dhënave .

Funksionimi i protokolleve të shkëmbimit në shumicën e sistemeve moderne kryhet nga parimi i "master-slave", dmth. Disa pajisje në rrjet janë lider dhe marrin iniciativën për të shkëmbyer dërgimin e kërkesave ndërmjet të gjitha pajisjeve të skllevërve që dallojnë mes veti në adresa logjike. Protokolli më popullor deri më sot është Modbus RTU.

Duhet të theksohet se kablli RS-485 gjithashtu nuk ka ndonjë lloj specifik të lidhëseve apo instalimeve elektrike, dmth. Mund të ketë lidhje lidhëse, DB9 dhe të tjerë.

lidhje

Më shpesh me përdorimin e kësaj ndërfaqe, ekziston një rrjet lokal që kombinon disa transmetues në të njëjtën kohë.

Kur lidhni RS-485, është e nevojshme të kombinoni njëri-tjetrin me qarqet sinjalizuese, zakonisht të quajtura A dhe B. Në këtë rast, polarizimi i kundërt nuk është aq i tmerrshëm, thjesht pajisjet e lidhura nuk do të funksionojnë.

Këshilla të dobishme

Duke përdorur ndërfaqen RS-485, duhet të konsideroni disa tipare të funksionimit të saj:

• Mjeti më optimale për transmetimin e sinjalit është një kabllo e shtrembëruar.
• Skajet e kabllit duhet të jenë të dëmtuara me anë të rezistencës së terminalit të specializuar.
• Duhet të vendoset një rrjet që përdor standardin ose USB RS-485 pa asnjë gjymtim të topologjisë së autobusëve.
• Pajisjet duhet të jenë të lidhura me kabllot me tela sa më të shkurtër të jetë e mundur.

Në këtë rast, zgjidhja më optimale për vendosjen e ndërfaqes RS-485 është një çift i shtrembëruar, pasi ka rrezatim minimal të parazitit të sinjalit dhe gjithashtu ka një mbrojtje shumë të mirë kundër ndërhyrjes. Nëse pajisjet do të punojnë në kushte të ndërhyrjeve të tepërta të jashtme, është më mirë të përdoren kabllot me çiftëzime të mbrojtura, ndërsa mburoja e kabllit kombinohet me një tokë mbrojtëse.

marrëveshje

Me ndihmën e resistors terminal, standardi ose USB RS-485 siguron përputhjen e plotë të pjesës së hapur të kabllos me linjën e mëpasshme, duke eliminuar plotësisht mundësinë e reflektimit të sinjalit.

Rezistenca nominale e resistors është e barabartë me impedancën valë të kabllit dhe për ato kabllo që janë të bazuara në palë të shtrembëruar, në shumicën e rasteve është rreth 100-120 ohms. Për shembull, kabllo UTP-5, e cila përdoret në mënyrë aktive në procesin e vendosjes së Ethernet, ka një rezistencë prej 100 Ohm. Për opsione të tjera kabllore, mund të përdoren disa vlerësime të tjera.

Resistors, nëse është e nevojshme, mund të vulosen në terminalet e lidhësve kabllorë tashmë në pajisjet e fundit. Rrallë resistors janë instaluar në vetë pajisjen, në mënyrë që jumpers duhet të jetë i instaluar për të lidhur rezistencë. Në këtë rast, nëse pajisja është e fikur, linja është krejtësisht e papërputhur. Dhe për të siguruar funksionimin normal të pjesës tjetër të sistemit, ju duhet të lidhni një prizë që përputhet.

Nivelet e sinjalit

Porta RS-485 përdor një skemë të balancuar të transmetimit të të dhënave, domethënë nivelet e tensionit në qarqet sinjale A dhe B do të ndryshojnë në antiphase.

Sensori duhet të sigurojë një nivel sinjal prej 1.5 V në ngarkesë maksimale, dhe jo më shumë se 6 V në rast se pajisja është në punë boshe. Niveli i tensionit matet në mënyrë të diferencuar, secila linjë sinjalizuese në krahasim me tjetrën.

Kur marrësi është i vendosur, niveli minimal i sinjalit të marrë në çdo rast duhet të jetë në një nivel jo më të vogël se 200 mV.

zhvendosje

Në rast se nuk ka sinjal në qarqet e sinjalit, ekziston një paragjykim i lehtë, i cili siguron mbrojtjen e marrësit nga alarmet false.

Ekspertët rekomandojnë një zhvendosje pak më shumë se 200 mV, pasi kjo vlerë korrespondon me zonën e pasigurisë së sinjalit të hyrjes sipas standardit. Në këtë rast, zinxhiri A është tërhequr në polin pozitive të burimit, ndërsa qarku B është tërhequr për të përbashkët.

shembull

Në përputhje me zhvendosjen e nevojshme dhe tensionin e furnizimit me energji, bëhet llogaritja e vlerave të rezistencës. Për shembull, nëse doni të merrni një paragjykim në 250 mV duke përdorur rezistorët rezistues R _T = 120 Ohm, me burimin që ka një tension prej 12 V. Duke pasur parasysh se në këtë rast dy rezistorët janë të lidhur paralelisht me njëri-tjetrin dhe nuk marrin në konsideratë fare Ngarkesa në anën e marrësit, rryma e paragjykimeve është 0.0042 A, ndërsa rezistenca totale e qarkut të paragjykimeve është 2857 ohm. R _cm në këtë rast do të jetë përafërsisht 1400 Ohm, kështu që ju duhet të zgjidhni një pronë më të afërt.

Si shembull, do të përdoret një rezistencë 1,5 kΩ për paragjykim, si dhe një rezistencë e jashtme 12 volt. Përveç kësaj, në sistemin tonë ekziston një dalje e çkyçur e njësisë së furnizimit me energji të kontrolluesit, e cila është lidhja kryesore në segmentin e saj të qarkut.

Sigurisht, ekzistojnë shumë variante të tjera të zbatimit të paragjykimeve, në të cilat përdoren konvertuesit RS-485 dhe elementë të tjerë, por në çdo rast, kur vendosni qarqet e paragjykimeve, është e nevojshme të merret parasysh fakti se nyja që do të sigurojë atë do të fiket periodikisht ose përfundimisht Mund të hiqet krejtësisht nga rrjeti.

Nëse ka një kompensim, atëherë potenciali i zinxhirit A në boshe është pozitiv në lidhje me qarkun B, i cili është një udhëzues nëse një pajisje e re lidhet me kabllon pa shënuar telat.

Instalime të gabuara dhe shtrembërim

Zbatimi i rekomandimeve të mësipërme bën të mundur që të arrihet transmetimi normal i sinjaleve elektrike në pikat e ndryshme të rrjetit, nëse protokoli RS-485 është përdorur si bazë. Nëse ndonjë nga kërkesat nuk plotësohen, do të ndodhin shtrembërime të sinjaleve. Diferencat më të dukshme fillojnë të shfaqen kur shkalla e transferimit të të dhënave tejkalon 1 Mbit / s, por në fakt, edhe në rastin e shpejtësive më të ulëta, rekomandohet që mos të neglizhoni këto rekomandime, edhe nëse rrjeti "punon si duhet".

Si të programoni?

Në procesin e programimit të aplikacioneve të ndryshme që punojnë me pajisjet që përdorin një spliter RS-485 dhe pajisje të tjera me këtë ndërfaqe, duhet të merren në konsideratë disa pika të rëndësishme. Ne listojmë ato:

• Para dërgimit të parcelës, duhet të aktivizoni transmetuesin pa dështim. Përkundër faktit se sipas burimeve të caktuara, lëshimi mund të bëhet menjëherë pas përfshirjes, disa ekspertë fillimisht rekomandojnë të përballojnë një pauzë, e cila në kohë do të jetë e barabartë me shkallën e transmetimit të një kuadri. Në këtë rast, programi i saktë i pritjes do të ketë kohë për të përcaktuar plotësisht gabimet e procesit të përkohshëm, do të kryejë procedurën e normalizimit dhe do të përgatitet për marrjen e mëvonshme të të dhënave.
• Pas lëshimit të byte të fundit të të dhënave, rekomandohet gjithashtu të ndërpritet përpara se të shkëputeni pajisja RS-485. Në veçanti, kjo është për shkak të faktit se dy regjistruesit shpesh janë të pranishëm në kontrolluesin e serisë portuale, i pari i të cilave është një hyrje paralele dhe ka për qëllim marrjen e të dhënave, ndërsa e dyta është një dalje e zhvendosjes dhe përdoret për prodhimin vijues. Çdo transferim i ndërprerjeve nga kontrollori gjenerohet kur regjistri i hyrjes zbrazet kur informacioni tashmë është siguruar në regjistrin e ndryshimeve, por ende nuk është lëshuar. Për këtë arsye, pas ndërprerjes së transmetimit, është e nevojshme të mbështetet një pauzë e caktuar përpara se të shkëputet transmetuesi, i cili duhet të jetë përafërsisht 0.5 bit më i gjatë se kuadri. Për llogaritjet më të sakta rekomandohet që të studiohet në detaje dokumentacioni teknik i kontrollorit të serisë portuale të përdorur.
• Meqenëse transmetuesi, marrësi dhe, mundësisht, konvertuesi RS-485 janë të lidhur në një linjë të vetme, marrësi vetë do të perceptojë gjithashtu transmetimin e kryer nga transmetuesi i tij. Shpesh ndodh kur në sistemet e karakterizuara nga aksesi i rastësishëm në linjë, kjo veçori përdoret në procesin e kontrollit për mungesën e një përplasjeje midis dy transmetuesve. Në sistemet standarde që operojnë në përputhje me parimin e "master-slave", rekomandohet që të mbyllen plotësisht ndërprerjet nga marrësi gjatë transmetimit.

Konfigurimi i formatit "autobus"

Kjo ndërfaqe siguron aftësinë për të kombinuar pajisjet me formatin "autobus", kur të gjitha pajisjet janë të kombinuara me një palë të vetme të telave. Në këtë rast, linja e komunikimit duhet domosdoshmërisht të koordinohet nga rezistuesit fundorë të dy skajeve.

Për të siguruar përputhjen, në këtë rast janë instaluar rezistorë me një impedancë karakteristike prej 620 ohmësh. Ata janë vendosur gjithmonë në pajisjen e parë dhe të fundit të lidhur me linjën. Në shumicën e pajisjeve moderne ekziston edhe rezistenca e integruar e përputhjes, e cila, nëse është e nevojshme, mund të përfshihet në linjë duke instaluar një skaj special në bordin e pajisjes.

Meqenëse jumpers fillimisht janë të instaluar në shtetin e shpërndarjes, së pari duhet t'i hiqni ato nga të gjitha pajisjet, respektivisht, me përjashtim të parë dhe të fundit, të lidhur me linjën. Në konvertuesit-riprodhues të modelit С2000-ПИ për çdo dalje të veçantë, rezistenca përputhëse ndizet me anë të një switch, ndërsa pajisjet С2000-Кі si dhe С2000-K karakterizohen nga impedanca e integruar e përputhjes, prandaj nuk ka lidhje të nevojshme për lidhjen e tij.

Për të siguruar një linjë më të gjatë të komunikimit, rekomandohet përdorimi i përsëritësve të përsëritura të specializuara të pajisura me kalimin e drejtimit të transmetimit plotësisht automatik.

Konfigurimi i formatit yll

Çdo degë në vijën RS-485 është e padëshirueshme, sepse në këtë rast shfaqet një shtrembërim i fortë i sinjaleve, por nga një këndvështrim praktik, ato mund të tolerohen nëse ka gjatësi të shkurtër të degës. Në këtë rast, nuk është e nevojshme instalimi i rezistencave të përfundimit në degë të ndara.

Në sistemin e shpërndarjes RS-485, i cili kontrollohet nga tastiera, nëse këto të fundit dhe pajisjet janë të lidhura në të njëjtën linjë, por janë të mundura nga burime të ndryshme, do të jetë e nevojshme të kombinohen qarqet 0 V të të gjitha pajisjeve dhe konsolës në mënyrë që të barazohen potencialet e tyre. Nëse kjo kërkesë nuk plotësohet, atëherë tastiera mund të ketë komunikim të paqëndrueshëm me pajisjet. Nëse përdoret një kabllo me disa çifte të shtrembëruar të telave, atëherë në rastin e një qarku të barazimit potencial, mund të përdoret një çift plotësisht i lirë nëse është e nevojshme. Ndër të tjera, është gjithashtu e mundur të përdorësh një palë të shtrembëruar të mbrojtur në rast se nuk ka tokë mbrojtëse.

Çfarë duhet të marrësh në konsideratë?

Në shumicën e rasteve, rryma që kalon përmes telit të lidhjes ekuivalente është mjaft i vogël, megjithatë, nëse pajisjet 0 V ose furnizimet e veta janë të lidhura me disa autobuza lokale, dallimi potencial ndërmjet qarqeve të ndryshme 0 V mund të jetë disa njësi, Dhe në disa raste edhe dhjetëra volt, ndërsa rryma që rrjedh përmes qarkut të lidhjes ekuivalente mund të jetë mjaft domethënës. Kjo është arsyeja e shpeshtë se ekziston një lidhje e paqëndrueshme midis tastierës dhe pajisjeve, kështu që ata madje mund të dështojnë.

Për këtë arsye, është e nevojshme të përjashtohen mundësitë e argumentimit të qarkut 0 V ose, si maksimum, për ta lidhur këtë qark në një pikë të caktuar. Gjithashtu është e nevojshme të merret parasysh mundësia e një lidhjeje midis 0 V dhe qarkut tokësor mbrojtës të pranishëm në pajisjet e përdorura në sistemin OPS.

Në vendet për të cilat një mjedis elektromagnetik mjaft i rëndë është tipik, parashikohet që ky rrjet të mund të lidhet nëpërmjet një kablli të çiftëzuar të mbrojtur. Në këtë rast, mund të ketë një distancë më të vogël kufizuese, meqë kapaciteti kabllor është më i lartë.