RS-485: падлучэнне і кіраванне

RS-485 уяўляе сабой стандарт, які быў упершыню прыняты ў Асацыяцыі электроннай прамысловасці. На сённяшні момант дадзены стандарт разглядае электрычныя характарыстыкі разнастайных прымачоў і перадатчыкаў, якія выкарыстоўваюць у розных балансных лічбавых сістэмах.

Што ён сабой уяўляе?

Сярод спецыялістаў RS-485 уяўляе сабой назву досыць папулярнага інтэрфейсу, які актыўна выкарыстоўваецца ў розных прамысловых АСУТП для злучэння некалькіх кантролераў, а таксама мноства іншых прылад паміж сабой. Галоўным адрозненнем дадзенага інтэрфейсу ад не менш распаўсюджанага RS-232 з'яўляецца тое, што ён прадугледжвае аб'яднанне адначасова некалькіх відаў абсталявання.

Пры дапамозе RS-485 забяспечваецца хуткасны абмен інфармацыяй паміж некалькімі прыладамі праз адзіную двухпроводные лінію сувязі ў полудуплексном рэжыме. Яго досыць шырока выкарыстоўваюць у сучаснай прамысловасці ў працэсе фарміравання АСУТП.

Далёкасць і хуткасць

Пры дапамозе дадзенага стандарту дасягаецца трансляванне інфармацыі на хуткасці да 10 Мбіт / с, пры гэтым гранічна магчымая далёкасць будзе непасрэдна залежаць ад таго, з якой хуткасцю трансліруюцца дадзеныя. Такім чынам, для забеспячэння лімітавай хуткасці дадзеныя могуць перадавацца не далей чым на 120 метраў, у той час як пры хуткасці 100 кбіт / с інфармацыя транслюецца больш чым на 1200 метраў.

Колькасць якія аб'ядноўваюцца прылад

Колькасць прылад, якія можа аб'ядноўваць у сабе інтэрфейс RS-485, будзе непасрэдна залежаць ад таго, якія ў прыладзе выкарыстоўваюцца прыёмаперадатчыкі. Кожны перадатчык разлічаны на адначасовае кіраванне 32 стандартнымі прымачамі, аднак пры гэтым трэба разумець, што ёсць прыёмнікі, уваходны супраціў якіх складае 50%, 25% ці нават яшчэ меншую частку ад стандартнага, і ў выпадку выкарыстання такога абсталявання агульная колькасць прылад будзе павялічвацца адпаведна.

Раздымы і пратаколы

Кабель RS-485 ня нармуецца нейкі вызначаны фармат інфармацыйных кадраў або жа пратакол абмену. У пераважнай большасці выпадкаў для перадачы дадзеных прымяняюцца дакладна такія ж фрэймы, якія выкарыстоўвае RS-232, гэта значыць біты дадзеных, стоповый і стартавы біты, а таксама біт парытэту ў выпадку неабходнасці.

Праца пратаколаў абмену ў большасці сучасных сістэм ажыццяўляецца па прынцыпе «вядучы-кіраваны», то ёсць нейкае прылада ў сеткі з'яўляецца вядучым і бярэ на сябе ініцыятыву абмену пасылкай запытаў паміж усімі падначаленымі прыладамі, якія адрозніваюцца паміж сабой па лагічным адрасах. Найбольш папулярным пратаколам на сённяшні дзень з'яўляецца Modbus RTU.

Варта адзначыць, што кабель RS-485 не мае таксама нейкага вызначанага тыпу злучальнікаў ці ж разлітоўку, гэта значыць могуць сустракацца клеммная злучальнікі, DB9 і іншыя.

падключэнне

Часцей за ўсё з прымяненнем дадзенага інтэрфейсу сустракаецца лакальная сетка, якая аб'ядноўвае ў сабе адначасова некалькі прыёмаперадатчыкаў.

Ажыццяўляючы падлучэнне RS-485, трэба пісьменна аб'ядноўваць паміж сабой сігнальныя ланцуга, званыя звычайна А і В. У дадзеным выпадку переполюсовка з'яўляецца не такі страшнай, проста падлучаныя прылады не будуць працаваць.

Карысныя парады

Выкарыстоўваючы інтэрфейс RS-485, вам варта ўлічваць некалькі асаблівасцяў яго працы:

• Найбольш аптымальная асяроддзе для перадачы сігналу - гэта кабель на аснове вітай пары.
• Канцы кабеля ў абавязковым парадку трэба заглушыць пры дапамозе спецыялізаваных тэрмінальных рэзістараў.
• Сетка, у якой выкарыстоўваецца стандартны ці USB RS-485, павінна пракладаць без якіх-небудзь адгалінаванняў па тапалогіі шыны.
• Прылады павінны быць падлучаныя да кабелю правадамі мінімальна магчымай даўжыні.

У дадзеным выпадку найбольш аптымальнае рашэнне для таго, каб пракласці інтэрфейс RS-485, - гэта кручаная пара, так як яна адрозніваецца мінімальна паразітным выпраменьваннем сігналу, а таксама адрозніваецца вельмі нядрэнны абаронай ад навядзенняў. Калі абсталяванне будзе працаваць ва ўмовах занадта высокіх знешніх перашкод, лепш выкарыстоўваць кабелі з экранаванай вітай парай, пры гэтым экран кабеля аб'ядноўваецца з ахоўным зазямленне.

ўзгадненне

Пры дапамозе тэрмінальных рэзістараў стандартны ці USB RS-485 забяспечвае паўнавартаснае ўзгадненне адкрытага канца кабеля з наступнай лініяй, цалкам выключаючы магчымасць адлюстравання сігналу.

Намінальнае супраціў рэзістараў з'яўляецца адпаведным хвалеваму супраціву кабеля і для тых кабеляў, якія грунтуюцца на вітай пары, у пераважнай большасці выпадкаў складае прыблізна 100-120 Ом. Да прыкладу, досыць папулярны на сённяшні дзень кабель UTP-5, актыўна выкарыстоўваецца ў працэсе пракладкі Ethernet, мае хвалевы супраціў 100 Ом. Для іншых варыянтаў кабеля можа выкарыстоўвацца і які-небудзь іншы намінал.

Рэзістары ў выпадку неабходнасці могуць запаиваться на кантактах кабельных раздымаў ўжо ў канчатковых прыладах. Рэдка рэзістары ўсталёўваюцца ў самым прыладзе, з прычыны чаго для падлучэння рэзістара прыходзіцца ўсталёўваць перамычкі. У дадзеным выпадку, калі ажыццяўляецца адключэнне прылады, лінія цалкам рассогласовывается. І для таго каб забяспечыць нармальную працу ўсёй астатняй сістэмы, трэба падключыць згодай заглушку.

ўзроўні сігналаў

Порт RS-485 выкарыстоўвае балансны схему трансляванне дадзеных, то ёсць ўзроўні напружання на сігнальных ланцугах А і В будуць змяняцца ў противофазе.

Пры дапамозе датчыка павінен забяспечвацца ўзровень сігналу 1.5 У пры лімітавай нагрузцы, а таксама не больш за 6 Ва ў тым выпадку, калі прылада працуе на халастым ходу. Ўзровень напружання вымяраецца дыферэнцыяльна, кожны сігнальны провад адносна іншага.

Там, дзе знаходзіцца прыёмнік, мінімальны ўзровень прыманага сігналу ў любым выпадку павінен знаходзіцца на ўзроўні не менш за 200 мв.

зрушэнне

У тым выпадку, калі адсутнічае сігнал на сігнальных ланцугах, адбываецца нязначнае зрушэнне, якім забяспечваецца абарона прымача ад выпадкаў ілжывага спрацоўвання.

Спецыялісты рэкамендуюць ажыццяўляць зрушэнне трохі больш за 200 мв, так як дадзенае значэнне з'яўляецца адпаведным зоне недакладнасці уваходнага сігналу па стандарту. У дадзеным выпадку ланцуг А падцягваецца да станоўчага полюсу крыніцы, у той час як ланцуг У падцягваецца да агульнага.

прыклад

У адпаведнасці з неабходным зрушэннем і напругай крыніцы харчавання ажыццяўляецца разлік наміналаў рэзістараў. Да прыкладу, калі трэба атрымаць зрушэнне на ўзроўні 250 мв пры выкарыстанні тэрмінальных рэзістараў R _T = 120 Ом пры тым, што крыніца мае напругу 12 В. Улічваючы, што ў дадзеным выпадку два рэзістара ўключаны паралельна адзін аднаму і пры гэтым абсалютна не бяруць пад увагу нагрузку з боку прымача, ток зрушэння складае 0.0042 А, у той час як агульны супраціў ланцуга зрушэння складае 2857 Ом. R _см у дадзеным выпадку будзе складаць прыблізна 1400 Ом, таму трэба абраць які-небудзь бліжэйшы намінал.

У якасці прыкладу будзе выкарыстоўвацца рэзістар 1.5 кім, прызначаны для зрушэння, а таксама знешні рэзістар на 12 вольт. Акрамя гэтага, у нашай сістэме прысутнічае развязаны выхад блока харчавання кантролера, які ўяўляе сабой вядучае звяно ў сваім сегменце ланцуга.

Вядома, ёсць маса іншых варыянтаў рэалізацыі зрушэння, у якіх выкарыстоўваецца пераўтваральнік RS-485 і іншыя элементы, але ў любым выпадку, ажыццяўляючы размяшчэнне ланцугоў зрушэння, трэба ўлічваць тое, што вузел, які будзе яго забяспечваць, перыядычна будзе выключацца або нават у канчатковым выніку можа быць цалкам выдалены з сеткі.

Калі прысутнічае зрушэнне, то ў такім выпадку патэнцыял ланцугу А на цалкам халастым ходу з'яўляецца станоўчым па адносінах да ланцуга У, што з'яўляецца арыенцірам, калі будзе падлучацца новая прылада да кабелю без маркіроўкі правадоў.

Няправільная разводка і скажэнні

Выкананне названых вышэй рэкамендацый дазваляе дамагчыся нармальнай перадачы электрычных сігналаў у розныя кропкі сеткі, калі ў якасці асновы выкарыстоўваецца пратакол RS-485. Калі будзе не выканана хаця б нейкае з патрабаванняў, будуць узнікаць скажэнні сігналу. Найбольш прыкметныя скажэнні пачынаюць з'яўляцца ў тым выпадку, калі хуткасць абмену дадзенымі перавышае 1 Мбіт / с, аднак на самай справе нават у выпадку меншых хуткасцяў вельмі не рэкамендуецца грэбаваць названымі рэкамендацыямі, нават калі сетка «і так нармальна працуе».

Як праграмаваць?

У працэсе праграмавання розных прыкладанняў, якія працуюць з прыладамі, якія выкарыстоўваюць разветвитель RS-485 і іншыя прылады з дадзеным інтэрфейсам, трэба ўлічваць некалькі важных момантаў. Пералічым іх:

• Перад тым як будзе пачынацца выдача пасылкі, трэба ў абавязковым парадку актываваць перадатчык. Нягледзячы на тое што па інфармацыі пэўных крыніц выдача можа ажыццяўляцца адразу ж пасля ўключэння, некаторыя эксперты рэкамендуюць першапачаткова вытрымаць паўзу, якая па часе будзе роўная хуткасці перадачы аднаго фрэйма. У дадзеным выпадку карэктная праграма прыёму паспее цалкам вызначыць памылкі пераходнага працэсу, правядзе працэдуру нармалізацыі і падрыхтавацца да наступнаму прыёму дадзеных.
• Пасля таго як будзе выдадзены апошні байт дадзеных, таксама рэкамендуецца вытрымаць паўзу перад тым, як адключаць RS-485 прылада. У прыватнасці, гэта звязана з тым, што ў кантролеры паслядоўнага порта часцяком прысутнічае адначасова два рэгістра, першы з якіх з'яўляецца паралельным уваходным і прызначаецца для прыёму дадзеных, у той час як другі з'яўляецца сдвиговым выхадных і выкарыстоўваецца для паслядоўнага высновы. Любыя перапынення па перадачы кантролерам фармуюцца ў выпадку спусташэньня уваходнага рэгістра, калі інфармацыя ўжо была прадастаўлена ў сдвиговый рэгістр, але яшчэ не была выдадзена. Менавіта з гэтай прычыны пасля таго, як будзе перарвана трансляцыя, трэба вытрымаць пэўную паўзу перад адключэннем перадатчыка, якая павінна быць па часе прыблізна больш на 0.5 біта, чым фрэйм. Для ажыццяўлення больш дакладных разлікаў рэкамендуецца дэталёва вывучыць тэхнічную дакументацыю выкарыстоўванага кантролера паслядоўнага порта.
• Бо перадатчык, прыёмнік і, магчыма, канвэртар RS-485 падлучаныя да адзінай лініі, уласны прыёмнік будзе ўспрымаць таксама перадачу, якая ажыццяўляецца уласным перадатчыкам. Нярэдка здараецца так, калі ў сістэмах, якія характарызуюцца адвольным доступам да лініі, дадзеная асаблівасць выкарыстоўваецца ў працэсе праверкі адсутнасці сутыкненні паміж двума перадатчыкамі. У стандартных сістэмах, якія працуюць у адпаведнасці з прынцыпам «вядучы-кіраваны», у працэсе перадачы рэкамендуецца цалкам зачыняць перапынення ад прымача.

Канфігурацыя фармату «шына»

Дадзены інтэрфейс прадугледжвае магчымасць аб'яднання прылад па фармаце «шына", калі ўсе прылады аб'ядноўваюцца пры дапамозе адзінай пары правадоў. У дадзеным выпадку лінія сувязі ў абавязковым парадку павінна ўзгадняцца канцавымі рэзістарамі двух рэшт.

Для забеспячэння ўзгаднення ў дадзеным выпадку ўсталёўваюцца рэзістары, якія характарызуюцца супрацівам 620 Ом. Яны ўсталёўваюцца заўсёды на першым і апошнім прыладзе, падлучаным да лініі. У пераважнай большасці сучасных прылад прысутнічае таксама убудаванае згодай супраціў, якое ў выпадку неабходнасці можна ўключыць у лінію з дапамогай ўстаноўкі спецыяльнай перамычкі на плату прыбора.

Так як у стане пастаўкі перамычкі першапачаткова ўстаноўлены, трэба першапачаткова зняць іх з усіх прылад, адпаведна, акрамя першага і апошняга, падлучаных да лініі. У пераўтваральніках-паўторнік мадэлі С2000-ПІ для кожнага асобнага выхаду згодай супраціў ўключаецца з дапамогай перамыкача, у той час як прылады С2000-КС, а таксама С2000-К характарызуюцца убудаваным ўзгадняюць супрацівам, з прычыны чаго перамычка, неабходная для яго падлучэння, адсутнічае.

Для таго каб забяспечыць больш доўгую лінію сувязі, рэкамендуецца выкарыстоўваць спецыялізаваныя паўторнікі-рэтранслятары, абсталяваныя цалкам аўтаматычным пераключэннем кірунку перадачы.

Канфігурацыя фармату «зорка»

Любыя адгалінаванні ў лініі RS-485 з'яўляюцца непажаданымі, таму што ў дадзеным выпадку з'яўляецца дастаткова моцнае скажэнне сігналу, аднак з практычнага пункту гледжання іх можна дапусціць у тым выпадку, калі прысутнічае невялікая даўжыня адгалінаванні. У дадзеным выпадку не патрабуецца ўстаноўка ўзгадняючых рэзістараў на асобных адгалінаванні.

У размеркавальнай сістэме RS-485, кіраванне якой ажыццяўляецца з пульта, калі апошні і прылады падлучаныя да адной лініі, але сілкуюцца ад розных крыніц, трэба будзе аб'ядноўваць ланцуга 0 У ўсіх прылад і пульта для таго, каб забяспечыць выраўноўванне іх патэнцыялаў. Калі дадзенае патрабаванне не будзе выкананае, то ў такім выпадку пульт можа мець няўстойлівае сувязь з прыладамі. Калі будзе выкарыстоўвацца кабель з некалькімі вітымі парамі правадоў, то ў такім выпадку для ланцуга выраўноўвання патэнцыялаў пры неабходнасці можа выкарыстоўвацца цалкам вольная пара. Акрамя ўсяго іншага, прадугледжваецца таксама магчымасць прымянення экранаванай вітай пары ў тым выпадку, калі адсутнічае зазямленне экрана.

Што трэба ўлічваць?

У пераважнай большасці ток, які праходзіць па дроту выраўноўвання патэнцыялаў, з'яўляецца досыць маленькім, аднак у тым выпадку, калі 0 У прылад або жа саміх крыніц харчавання будуць падлучацца да некалькіх лакальных шынам зазямлення, рознасць патэнцыялаў паміж рознымі ланцугамі 0 У можа складаць некалькі адзінак, а ў некаторых выпадках нават дзесяткаў вольт, у той час як ток, працякаючая па ланцугу выраўноўвання патэнцыялаў, можа з'яўляцца даволі значным. Менавіта гэта з'яўляецца частай прычынай таго, што прысутнічае няўстойлівае сувязь паміж пультам і прыладамі, з прычыны чаго яны нават могуць выходзіць з ладу.

Менавіта з гэтай прычыны трэба выключыць магчымасць зазямлення ланцуга 0 У або жа, як максімум, заземлять дадзеную ланцуг у нейкай пэўнай кропцы. Таксама трэба ўлічваць магчымасць ўзаемасувязі паміж 0 В і ланцугом ахоўнага зазямлення, прысутнай у тым абсталяванні, якое выкарыстоўваецца ў сістэме АСС.

На аб'ектах, для якіх характэрная досыць цяжкая электрамагнітная абстаноўка, прадугледжваецца магчымасць падключэння дадзенай сеткі праз кабель "экранаваны кручаная пара". У дадзеным выпадку можа прысутнічаць меншая лімітавая далёкасць, бо ёмістасць кабеля з'яўляецца больш высокай.