Kaasaegses tehnoloogias muutub järjest olulisemaks infovahetus erinevate seadmete vahel. Ja selleks on vaja andmeid edastada nii lühikeste kui ka pikkade vahemaade tagant, suurusjärgus kilomeetrit. Üks seda tüüpi andmeedastus on side seadmete vahel RS-485 liidese kaudu.
Üks levinumaid näiteid seadmete kasutamisest andmevahetuseks on. Elektriarvestid, mis on ühendatud ühtseks võrguks, on hajutatud kappidesse, rakkudesse lülitusseadmed ja isegi üksteisest märkimisväärsel kaugusel asuvad alajaamad. Sel juhul kasutatakse liidest andmete saatmiseks ühest või mitmest mõõteseadmest.
Aktiivselt juurutatakse süsteemi "üks meeter - üks modem" andmete edastamiseks eramajade ja väikeettevõtete mõõtejaamadest energiamüügiettevõtete teenustele.
Teine näide: andmete vastuvõtmine mikroprotsessori releekaitseterminalidest reaalajas, samuti tsentraliseeritud juurdepääs neile muudatuste tegemiseks. Miks on terminalid sideliidese kaudu samamoodi seotud ja sealt saadavad andmed saadetakse dispetšeri juurde installitud arvutisse. Kaitseoperatsiooni korral on operatiivpersonalil võimalus saada koheselt teavet tegevuskoha ja toiteahelate kahjustuste olemuse kohta.
Kuid kõige keerulisem ülesanne, mida sideliidested lahendavad, on keeruliste tootmisprotsesside tsentraliseeritud juhtimissüsteemid - automatiseeritud protsesside juhtimissüsteemid. Tööstusettevõtte operaatori töölaual on arvuti, mille ekraanilt näeb protsessi hetkeseisu: temperatuurid, tootlikkus, sisse- ja väljalülitatud seadmed, nende töörežiim. Ja seda kõike saab hallata ühe hiireklõpsuga.
Arvuti aga suhtleb kontrolleritega – seadmetega, mis muundavad anduritelt saadavad käsud masinale arusaadavasse keelde ja vastupidine teisendus: masinakeelest juhtimiskäsklusteks. Side kontrolleriga, samuti erinevate kontrollerite vahel toimub sideliideste kaudu.
RS-232 liides on RS 485 väike vend.Võimatu on vähemalt lühidalt mainimata jätta RS-232 liidest, mida nimetatakse ka jadaliideseks. Mõnel sülearvutil on vastava pordi jaoks pistik ja mõned digitaalseadmed (samad releekaitseklemmid) on varustatud RS-232 kaudu suhtlemiseks mõeldud väljunditega.
Teabe vahetamiseks peate suutma seda edastada ja vastu võtta. Meil on selleks saatja ja vastuvõtja. Need on olemas igas seadmes. Veelgi enam, ühe seadme saatja (TX) väljund on ühendatud teise seadme (RX) vastuvõtja sisendiga. Ja vastavalt liigub signaal mööda teist juhti samamoodi vastupidises suunas.
See tagab poolduplekssiderežiimi, st vastuvõtja ja saatja saavad töötada samaaegselt. Andmed RS-232 kaablil võivad liikuda korraga ühes ja teises suunas.
Selle liidese puuduseks on madal mürakindlus. See on tingitud asjaolust, et ühenduskaabli signaal nii vastuvõtmiseks kui ka edastamiseks moodustatakse ühise juhtme - maanduse - suhtes. Mis tahes häired, mis esinevad isegi varjestatud kaablis, võivad põhjustada sidetõrke või üksikute teabebittide kadumise. Ja see on vastuvõetamatu keerukate ja kallite mehhanismide haldamisel, kus iga viga on õnnetus ja side katkemine on pikk seisakuaeg.
Seetõttu kasutatakse seda peamiselt sülearvuti väikeste ajutiste ühenduste jaoks digitaalseadmega, näiteks algse konfiguratsiooni seadistamiseks või vigade parandamiseks.
RS-485 liidese korraldus.Peamine erinevus RS-458 ja RS-232 vahel seisneb selles, et kõik vastuvõtjad ja saatjad töötavad ühel juhtmepaaril, mis on sideliin. Maandusjuhet sel juhul ei kasutata ja liini signaal moodustatakse diferentsiaalmeetodil. Seda edastatakse samaaegselt kahel juhtmel ("A" ja "B") pöördkujul.
Kui saatja väljund on loogiline "0", siis juhile "A" antakse nullpotentsiaal. Juhil "B" moodustub signaal "mitte 0", see tähendab "1". Kui saatja edastab "1", on vastupidine.
Selle tulemusena saame signaali pinge muutuse kahe juhtme vahel, mis on keerdpaar. Iga kaablisse sattumine muudab pinget maapinna suhtes samamoodi paari mõlemal juhtmel. Kuid kasuliku signaali pinge moodustub juhtmete vahel ja seetõttu ei kannata see nende potentsiaalide tõttu üldse.
Kõigil RS-485 liidesega ühendatud seadmetel on ainult kaks terminali: "A" ja "B". Ühisvõrku ühendamiseks ühendatakse need klemmid paralleelses vooluringis. Selleks paigaldatakse kaablikett ühest seadmest teise.
Sel juhul muutub vajalikuks andmevahetus seadmete vahel sujuvamaks muuta, määrates edastamise ja vastuvõtmise järjekorra ning saadetavate andmete vormingu. Selleks kasutatakse spetsiaalset juhendit, mida nimetatakse protokolliks.
Andmevahetuseks RS-485 liidese kaudu on palju protokolle, kõige sagedamini kasutatav on Modbas. Vaatleme lühidalt, kuidas kõige lihtsam protokoll töötab ja milliseid muid probleeme tuleb selle abil lahendada.
Mõelge näiteks võrgule, kus üks seade kogub andmeid mitmest andmeallikast. See võib olla modem ja elektriarvestite rühm. Selleks, et teada saada, millisest arvestist andmed pärinevad, määratakse igale transiiverile selle võrgu jaoks ainulaadne number. Number määratakse ka modemi transiiverile.
Kui on aeg koguda andmeid energiatarbimise kohta, genereerib modem päringu. Esmalt edastatakse stardiimpulss, mille järgi kõik seadmed saavad aru, et nüüd on tulemas koodsõna - pakk nullide ja ühtede jadast. Selles vastavad esimesed bitid võrgus olevale abonendinumbrile, ülejäänud on andmed, näiteks käsk vajaliku teabe edastamiseks.
Kõik seadmed saavad teate ja võrdlevad helistatud abonendi numbrit enda omaga. Kui need ühtivad, täidetakse päringu osana antud käsk. Kui ei, siis seade ignoreerib selle teksti ega tee midagi.
Sel juhul saadetakse paljudes protokollides tagasi kinnitus, et käsk on täitmiseks vastu võetud või täidetud. Kui vastust ei tule, võib edastav seade päringut teatud arvu kordi korrata. Kui reaktsioon ei järgne, genereeritakse veateave, mis on seotud vaikiva abonendiga sidekanali rikkega.
Vastust ei pruugi järgneda, mitte ainult rikke korral. Kui sidekanalis on tugev häire, mis ikkagi sinna tungib, ei pruugi käsud sihtkohta jõuda. Samuti on need moonutatud ja neid ei tuvastata õigesti.
Käsu ebaõiget täitmist ei saa lubada, seetõttu sisestatakse paki andmetesse teadlikult üleliigne teave - kontrollsumma. See arvutatakse teatud seaduse järgi, mis on protokollis ette nähtud, edastava poole pealt. Administraator loeb kontrollsumma samal põhimõttel ja võrreldakse edastatavaga. Kui need ühtivad, loetakse vastuvõtt õnnestunuks ja käsk täidetakse. Kui ei, saadab seade edastavale poolele veateate.
RS-485 liidesega seadmete ühendamiseks kasutatakse keerdpaarkaableid. Kuigi andmeedastuseks piisab ühest juhtmepaarist, kasutatakse tavaliselt vähemalt kahega kaableid, et tekiks reserv.
Häirete paremaks kaitseks on kaablid varjestatud, kilbid on kogu liini ulatuses üksteisega ühendatud. Selle jaoks on kombineeritavatel seadmetel lisaks järeldustele "A" ja "B" "COM" terminal. Liin on maandatud ainult ühes punktis, tavaliselt kontrolleri, modemi või arvuti asukohas. Seda on keelatud teha kahes punktis, et vältida maanduspunktide potentsiaalide erinevuse tõttu paratamatult ekraani mööda minevaid pikape.
Kaablid on omavahel ühendatud ainult järjestikku, harusid teha ei saa. Liini sobitamiseks ühendatakse selle otsa takisti takistusega 120 oomi (see on kaabli iseloomulik takistus).
Üldiselt on liidesekaabliliinide paigaldamine lihtne ülesanne. Seadmete seadistamine on palju keerulisem, selleks on vaja eriteadmistega inimesi.
RS-485 liidese töö paremaks mõistmiseks soovitame teil vaadata järgmist videot:
RS-485 on standard, mille võttis esmakordselt kasutusele Electronic Industries Association. Praeguseks on selles standardis arvesse võetud mitmesugustes tasakaalustatud digitaalsüsteemides kasutatavate vastuvõtjate ja saatjate elektrilisi omadusi.
Spetsialistide seas on RS-485 üsna populaarse liidese nimi, mida kasutatakse aktiivselt erinevates tööstuslike protsesside juhtimissüsteemides mitme kontrolleri, aga ka paljude muude seadmete omavaheliseks ühendamiseks. Peamine erinevus selle liidese ja sama levinud RS-232 vahel seisneb selles, et see võimaldab kombineerida mitut tüüpi seadmeid korraga.
RS-485 abil kiire teabevahetus mitme seadme vahel üheainsa kaudu kahejuhtmeline liin side pooldupleksrežiimis. Seda kasutatakse laialdaselt kaasaegses tööstuses protsessijuhtimissüsteemide moodustamise protsessis.
Selle standardi abil edastatakse teavet kiirusega kuni 10 Mbps, samas kui maksimaalne võimalik vahemik sõltub otseselt andmete edastamise kiirusest. Seega saab maksimaalse kiiruse tagamiseks andmeid edastada mitte kaugemale kui 120 meetrit, samas kui kiirusega 100 kbps levib infot üle 1200 meetri.
Seadmete arv, mida RS-485 liides suudab kombineerida, sõltub otseselt sellest, milliseid transiivereid seadmes kasutatakse. Iga saatja on ette nähtud 32 standardvastuvõtja samaaegseks juhtimiseks, kuid tuleb mõista, et on vastuvõtjaid, mille sisendtakistus on 50%, 25% või isegi väiksem kui standardne, ja kui selliseid seadmeid kasutatakse, siis seadmete koguarv suurendada vastavalt.
RS-485 kaabel ei standardiseeri ühtki kindlat teaberaamide vormingut ega vahetusprotokolli. Valdav enamus juhtudel kasutatakse täpselt samu kaadreid, mida RS-232 kasutab ehk andmebitte, stopp- ja start bitte ning vajadusel paarsusbitti.
Vahetusprotokollide toimimine enamikus kaasaegsetes süsteemides toimub "ülema-alluva" põhimõttel, see tähendab, et mõni võrgu seade on ülem ja võtab initsiatiivi saata päringuid kõigi alamseadmete vahel, mis erinevad loogiliste aadresside poolest. Tänapäeval on populaarseim protokoll Modbus RTU.
Väärib märkimist, et RS-485 kaablil pole ka kindlat tüüpi pistikuid ega lahtijootmist, see tähendab, et seal võivad olla klemmiühendused, DB9 ja muud.
Kõige sagedamini on seda liidest kasutades kohalik võrk, mis ühendab korraga mitu transiiverit.
RS-485 ühendamisel peate õigesti ühendama signaaliahelad, mida tavaliselt nimetatakse A ja B. Sel juhul pole polaarsuse ümberpööramine nii kohutav, lihtsalt ühendatud seadmed ei tööta.
RS-485 liidese kasutamisel peaksite arvestama selle töö mitme funktsiooniga:
Lõpptakistite kasutamine tagab standard- või USB RS-485 kaabli avatud otsa täieliku sobitamise järgneva liiniga, välistades täielikult signaali peegelduse võimaluse.
Takistite nimitakistus vastab kaabli lainetakistusele ja keerdpaaril põhinevate kaablite puhul on see enamasti ligikaudu 100-120 oomi. Näiteks tänapäeval üsna populaarsel UTP-5 kaablil, mida Etherneti paigaldamisel aktiivselt kasutatakse, on iseloomulik takistus 100 oomi. Teiste kaablivalikute puhul võib kasutada mõnda muud reitingut.
Takistid saab vajadusel jootma juba lõppseadmetes olevate kaablipistikute kontaktidele. Harva paigaldatakse takistid seadmesse endasse, mille tulemusena tuleb takisti ühendamiseks paigaldada džemprid. Sellisel juhul, kui seade on välja lülitatud, on joon täiesti sobimatu. Ja selleks, et tagada ülejäänud süsteemi normaalne töö, peate ühendama sobiva pistiku.
RS-485 port kasutab tasakaalustatud andmeedastusskeemi, see tähendab, et signaaliahelate A ja B pingetasemed muutuvad antifaasiliselt.
Andur peaks andma täiskoormusel signaali 1,5 V ja tühikäigul mitte rohkem kui 6 V. Pinge taset mõõdetakse erinevalt, iga signaalijuhe teise suhtes.
Vastuvõtja asukohas peaks vastuvõetud signaali minimaalne tase igal juhul olema vähemalt 200 mV.
Kui signaali ahelates pole signaali, tekib väike nihe, mis kaitseb vastuvõtjat valede toimingute eest.
Eksperdid soovitavad nihet veidi üle 200 mV, kuna see väärtus vastab standardi kohaselt sisendsignaali määramatuse tsoonile. Sel juhul tõmmatakse ahel A allika positiivsele poolusele, ahel B aga ühisele.
Arvutamine toimub vastavalt toiteallika nõutavale nihkele ja pingele. Näiteks kui teil on vaja saada nihe 250 mV klemmitakistite R T = 120 oomi kasutamisel, samas kui allika pinge on 12 V Arvestades, et sel juhul on kaks takistit ühendatud paralleelselt ja vastuvõtjapoolset koormust absoluutselt arvestamata, on eelpingevool 0,0042 A, samal ajal kui eelpingeskeemi kogutakistus on 2857 oomi. R cm on sel juhul umbes 1400 oomi, seega peate valima lähima väärtuse.
Näiteks kasutatakse 1,5 kΩ eelpingetakistit ja välist 12-voldist takistit. Lisaks on meie süsteemis kontrolleri toiteallika isoleeritud väljund, mis on selle vooluahela segmendi juhtiv lüli.
Muidugi on RS-485 muundurit ja muid elemente kasutava kallutatuse rakendamiseks palju muid võimalusi, kuid igal juhul peate eelpingeskeemide paigutamisel arvestama, et seda pakkuv sõlm lülitub perioodiliselt välja või isegi lõpuks saab selle võrgust täielikult eemaldada.
Eelpinge olemasolul on ahela A potentsiaal täiskäigul tühikäigul ahela B suhtes positiivne, mis on juhiseks, kui uus seade ühendatakse kaabliga ilma juhtmemärgisteta.
Ülaltoodud soovituste rakendamine võimaldab teil saavutada normaalse elektrisignaalide edastamise võrgu erinevatesse punktidesse, kui aluseks on RS-485 protokoll. Kui vähemalt üks nõuetest ei ole täidetud, tekib signaali moonutus. Kõige märgatavamad moonutused hakkavad ilmnema siis, kui andmevahetuskiirus ületab 1 Mbit / s, kuid tegelikult on isegi väiksema kiiruse korral tungivalt soovitatav neid soovitusi mitte eirata, isegi kui võrk "töötab juba normaalselt. "
Programmeerides erinevaid rakendusi, mis töötavad RS-485 jaoturit kasutavate seadmetega ja muude selle liidesega seadmetega, tuleb arvestada mitmete oluliste punktidega. Loetleme need:
See liides annab võimaluse ühendada seadmeid "bussi" formaadis, kui kõik seadmed kombineeritakse ühe juhtmepaari abil. Sel juhul tuleb sideliin tingimata sobitada kahe otsa lõpptakistitega.
Sobivuse tagamiseks paigaldatakse sel juhul takistid, mille takistus on 620 oomi. Need paigaldatakse alati esimesele ja viimasele liiniga ühendatud seadmele. Suures enamuses kaasaegsed seadmed on ka sisseehitatud lõpptakistus, mida saab vajadusel liiniga ühendada, paigaldades seadmeplaadile spetsiaalse hüppaja.
Kuna džemprid paigaldatakse algselt tarneolekus, peate need esmalt eemaldama vastavalt kõikidest seadmetest, välja arvatud esimene ja viimane liiniga ühendatud seade. S2000-PI mudeli repiiteri muundurites lülitatakse iga üksiku väljundi jaoks lülitiga sisse lõpptakistus, seadmeid S2000-KS ja S2000-K aga iseloomustab sisseehitatud lõpptakistus, mille tulemusena selle ühendamiseks pole vaja hüppajat.
Pikema sideliini tagamiseks on soovitatav kasutada spetsiaalseid repiitereid-repeatereid, mis on varustatud täielikult automaatne ümberlülitusülekande suund.
Kõik RS-485 liini kraanid on ebasoovitavad, kuna sellisel juhul on signaali moonutused üsna tugevad, kuid praktilisest küljest on need talutavad, kui kraan on väikese pikkusega. Sellisel juhul ei ole üksikutele harudele lõpptakistite paigaldamine vajalik.
Kaugjuhtimispuldilt juhitavas RS-485 jaotussüsteemis, kui viimane ja seadmed on ühendatud samale liinile, kuid saavad toite erinevatest allikatest, on vaja ühendada kõigi seadmete 0 V ahelad ja kaugjuhtimispult. et tagada nende potentsiaali võrdsustamine. Kui see nõue ei ole täidetud, siis sel juhul võib kaugjuhtimispuldil olla seadmetega ebastabiilne ühendus. Kui kasutada mitme keerdpaariga kaablit, siis potentsiaaliühtlusahelaks saab vajadusel kasutada täiesti vaba paari. Muuhulgas on võimalik kasutada ka varjestatud keerdpaari juhuks, kui kilbi maandus puudub.
Valdav enamus on potentsiaaliühtlusjuhtmest läbiv vool üsna väike, kuid kui 0 V seadmed või toiteallikad on ühendatud mitme kohaliku maandussiiniga, võib erinevate 0 V ahelate potentsiaalide erinevus olla mitu ühikut, ja mõnel juhul isegi kümneid volte, samas kui potentsiaaliühtlusringi läbiv vool võib olla üsna märkimisväärne. Just see on sagedane põhjus, miks kaugjuhtimispuldi ja seadmete vahel on ebastabiilne ühendus, mille tagajärjel võivad need isegi ebaõnnestuda.
Sel põhjusel on vaja välistada võimalus 0 V vooluahelat maandada või maksimaalselt maandada see vooluahel teatud punktis. Arvestada tuleb ka 0 V ja häiresüsteemis kasutatavate seadmete kaitsemaandusahela vahelise seose võimalusega.
Rajatistes, mida iseloomustab üsna keeruline elektromagnetiline keskkond, on võimalik seda võrku ühendada varjestatud keerdpaarkaabli kaudu. Sel juhul võib olla lühem vahemaapiirang, kuna kaabli mahtuvus on suurem.
Võrguside suunatakse 5. kategooria keerdpaarkaabliga. Kontrollerid on omavahel ühendatud vastavalt "siini" topoloogiale, st. järjestikku üksteise järel.
Võrgu korrektne toimimine (eriti pikkade kaablite kasutamisel) on võimalik ainult siis, kui kõigi transiiverite vahel on ainult üks liin (“siinide topoloogia”).
Rida saab lisada kuni 32 seadet (standardse laadimisühiku jaoks või rohkem - ¼ koormuse jaoks), mis asuvad kõikjal kogu pikkuses. Seadmed tuleb liiniga ühendada väga lühikeste kaablitega (mitte pikemad kui 30 cm), et vältida Y-jaotust.
Praktikas saab seda pikkust aga mitme meetrini suurendada. Enamasti saab keerulise konfiguratsiooni probleemi lahendada liidese repiiterite abil.
Signaali ülekandeliinid peavad olema toitekaablitest, eriti koormuskaablitest, vähemalt 50 cm kaugusel. Pealegi ei tohiks neid panna samasse põimikusse nende kaablite või kaablitega, mille kaudu voolavad suured voolud, kuna. see võib põhjustada häireid ja vigu.
Jõujoonte ristumiskoht peaks olema 90 kraadise nurga all. Keerdpaaride splaissimine ja "keerdude" kasutamine on keelatud. Kaabeldamisel on soovitatav kasutada kahe kuni nelja keerdpaariga kaableid, et:
RS485 standard tagab seadmete töötamise kuni 1,2 km pikkusel liinil. See väärtus on maksimaalne. Praktikas on soovitatav kasutada mitte pikemaid liine kui 500 m Pikkade liinidega süsteemide ehitamisel tuleb erilist tähelepanu pöörata kaabli valikule, mis peab olema sobiva ristlõikega.
Kui saatja väljundpinge on 2 V, peab kasutatav kaabel tagama vähemalt 0,2 V 120-oomise terminaatori juures liini kaugemas otsas. Kaableid, mis on väiksemad kui 22 AWG, ei soovitata kasutada.
Sest Pult objekte või andurite parameetrite jälgimist juhtimisruumist kasutatakse praegu personaalarvutites laialdaselt. Tööstuses kasutatakse selleks otstarbeks RS485 liidest, mis võimaldab ühendada keerdpaari kaudu kuni 32 transiiverit kuni 1200 meetri kaugusel kiirusega kuni 10 Mbps. Selle liidese kohta saate täpsemalt lugeda jaotisest Kõik oleks korras, kuid arvutid pole selliste liidestega varustatud. RS232 liidest ja seda kaasaegsetes arvutites leidub üsna harva. Kuid USB-port on saadaval peaaegu kõigil.
Autor annab virtuaalse adapteri praktilise skeemi USB-port RS485-s. Nagu ka RS485 jadaport USART leitud PIC18F8720-st ja paljudest teistest mikrokontrolleritest. Joonis 1. Virtuaalse USB-pordi ilu seisneb selles tarkvara arvutis saate kirjutada nagu RS232 pordi jaoks. Ja see tähendab, et porti on võimalik hallata sellise juhtseadme nagu MSComm abil. Selles artiklis ei käsitleta arvuti juhtimisprogrammi, seega saadame arvutist andmed COMPumpi terminali abil. Täpsem kirjeldus selle terminaliga töötamist käsitleti artiklis Virtuaalne USB / RS-232 port, samuti käsitleti artiklis draiveri installimist. Tarkvara seisukohast ei erine see USB / RS485-st, kuigi RS232 on täisdupleks-transiiver ja RS485 on pooldupleks.
Seega erineb USB / RS485 draiver USB / RS232-st, asendades artiklis ADM213EARS oleva DD2 kiibi fig1 selle artikli SN75176 tüüpi D103 kiibiga. See kiip on täielik pooldupleks RS485 transiiver, väljunddraiver on mõeldud voolule + -60mA. Mikroskeemil on sisseehitatud ülekuumenemiskaitseseade tasemel 150g.S. Minimaalne sisendtakistus 12k, sisendi tundlikkus 200mV. ja sisendi hüsterees 50mV. Vastuvõtja ja saatja töö algoritm on toodud tabelites 1.2. Virtuaalne draiveri kiip D101, (FT232BM) võimaldab ühendada SN75176 kiibi ilma tarkvaraliidest muutmata ja töötada RS485 pordiga pooldupleksrežiimis. Ainus nüanss, millega arvutis programmi arendades tuleks arvestada, on see, et baidi üle liidese edastamise ajal saate vastuvõtjasse edastatud baidi ehk nn kaja. RS485 liides on mõeldud transiiverite ühendamiseks keerdpaari abil kuni 1200 meetri kaugusel, kuid tugevate häirete korral tuleks juhe asetada varjestusse.
Tabel 1. saatja
| D | DE | A | B |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| Z | 0 | Z | Z |
Tabel 2. vastuvõtja
| A-B | Arv.RE | R |
| Vid>=0,2 V | 0 | 1 |
-0,2V | 0
|
?
|
|
| Vid<=-0,2в | 0 | 0 |
| X | 1 | Z |
| Avatud | 0 | ? |
JOONIS 1
Juhtseadme asemele on vaja paigaldada ka D3 transiiveri kiip (SN75176). Kuna kirjutame ise mikrokontrolleri jaoks draiveri, siis lülitame vastuvõtult edastamisele PORTJ4 pordi viigu 39 abil. Joonisel 1 kujutatud diagrammil toimib D2 kiip 10-bitise analoog-digitaalmuundurina. HEX-vormingus antud programm on näidatud tabelis 3.
Selle töö algoritm on järgmine. Programmeerige iga 21 µs järel. loeb andmeid ADC sisendist ja kirjutab sisepuhvrisse, mis koosneb 79 baidist. Umbes 1,7 ms pärast. Puhver täidetakse täielikult ja protsessi korratakse. Selle puhvri arvutist lugemiseks on vaja saata selle seadme aadress. Meie puhul on see 0x0A. Pärast aadressi saamist saadab mikrokontroller arvutisse 79 baiti. Adresseerimine on vajalik, kui RS485 liiniga ühendatakse rohkem kui üks juhtobjekt.
Kogu seade tehti leivalauale, välja arvatud mikrokontroller. Selle jaoks on vaja teha trükkplaat, et saaks selle külge joota juhtmeid. Kuna sellel mikrokontrolleril on TQFP80 pakett suurusega 12x12mm ja sellel on 80 kontakti. Joonisel 2 kujutatud trükkplaat on valmistatud ühepoolsest 0,5 mm paksusest klaaskiust, mille suurus on 35x35 mm. Soovitav on see mikroskeem jootma õhujootmisjaamaga.
RS-485 standardi võttis esmakordselt kasutusele Electronic Industries Association. Täna vaatab ta üle erinevate tasakaalustatud digitaalsüsteemides kasutatavate vastuvõtjate ja saatjate elektrilised omadused.
Mis see standard on?
RS-485 on tuntud liidese nimi, mida kasutatakse aktiivselt kõikvõimalikes tööstuslike protsesside juhtimissüsteemides, et ühendada omavahel teatud kontrollereid ja paljusid muid seadmeid. Peamine erinevus selle liidese ja RS-232 vahel seisneb selles, et see hõlmab mitut tüüpi seadmete samaaegset kombineerimist. RS-485 kasutamisel on kiire side mitme seadme vahel tagatud ühe kahejuhtmelise sideliini kasutamisega pooldupleksrežiimis. Ta osaleb kaasaegses tööstuses protsesside juhtimissüsteemide loomisel.
Vahemaa ja kiirus
Esitatud standardi abil on võimalik saavutada info edastamine kiirusel kuni 10 Mbps. Tuleb märkida, et antud juhul sõltub maksimaalne võimalik vahemik otseselt andmeedastuse kiirusest. Tuleb märkida, et maksimaalse kiiruse tagamiseks ei tohi teavet edastada kaugemale kui 120 meetrit. Samal ajal edastatakse andmeid kiirusel 100 kbps üle 1200 meetri.
Ühendatud seadmete arv
Seadmete arv, mida RS-485 liides saab iseenesest kombineerida, sõltub otseselt sellest, millised transiiverid nendega on seotud. Iga saatja tagab 32 standardvastuvõtja spetsiifilise juhtimise. Tõsi, tasub teada, et on vastuvõtjaid, mille sisendtakistus erineb standardist 50%, 25% või vähem. Kui kasutate seda seadet, suureneb seadmete koguarv vastavalt.
Ühendused ja protokollid
RS-485 kaabel ei ole võimeline ühtki konkreetset teaberaami vormingut ega sideprotokolli standardima. Reeglina kasutatakse tõlkimisel sarnaseid kaadreid, mida kasutab RS-232. Teisisõnu, andmebitid, stopp- ja algusbitid ning vajadusel paarsusbitt. Mis puutub vahetusprotokollide toimimisse, siis enamikus kaasaegsetes süsteemides toimub see "ülema-alluva" põhimõttel. See tähendab, et teatud seade võrgus toimib ülem- ja initsiaatorina saatmispäringute vahetamisel alamseadmete vahel, mis erinevad üksteisest loogiliste aadresside poolest. Praegu on tuntuim protokoll Modbus RTU. Tuleb märkida, et RS-485 kaablil ei ole kindlat tüüpi pistikut ega pistikupesa. Teisisõnu on terminali pistikud, DB9 ja teised.
Ühendus
Sageli on esitatud liidese abil kohalik võrk, mis ühendab korraga mitut tüüpi transiivereid. RS-485 ühenduse tegemisel on vaja signaaliahelad omavahel õigesti kombineerida. Reeglina nimetatakse neid A ja B. Seega pole polaarsuse ümberpööramise pärast muretsemiseks põhjust, lihtsalt ühendatud seadmed lakkavad töötamast.
RS-485 liidese kasutamisel on vaja arvestada selle töö teatud omadustega. Seega on soovitused järgmised:
1. Optimaalne vahend signaali edastamiseks on keerdpaaril põhinev kaabel.
2. Juhtme otsad tuleb summutada spetsiaalsete klemmitakistite abil.
3. Võrk, mis kasutab standardset või USB RS-485, tuleks rajada siini topoloogias ilma lülideta.
4. Seadmed tuleks ühendada kaabliga võimalikult lühikese pikkusega kaablitega.
Koordineerimine
Lõpptakistite abil tagab standardne või USB RS-485 juhtme avatud otsa täieliku sobitamise järgneva liiniga. See välistab täielikult signaali peegelduse võimaluse. Keerdpaaril põhineva kaabli ja juhtmete iseloomuliku takistusega seotud takistite nimitakistus on reeglina umbes 100-120 oomi. Näiteks praegu tuntud UTP-5 kaablil, mida sageli kasutatakse Etherneti installiprotsessis, on iseloomulik takistus 100 oomi.
Teiste kaablivalikute puhul saab rakendada erinevat reitingut. Vajadusel saab takisteid otsaseadmete kaablipistiku tihvtidele jootma. Harva paigaldatakse takistid seadmesse endasse, mille tulemusena tuleb takisti ühendamiseks paigaldada džemprid. Sel juhul, kui seade on ühendatud, ei sobi liin. Ülejäänud süsteemi normaalse toimimise tagamiseks peate ühendama sobiva pistiku.
Signaali tasemed
RS-485 port kasutab tasakaalustatud andmeedastusskeemi. Teisisõnu muutuvad signaaliahelate A ja B pingetasemed antifaasiliselt. Anduri abil tagatakse signaali tase 1,5 V, võttes arvesse maksimaalset koormust. Lisaks ei pakuta seadme tühikäigul mitte rohkem kui 6 V pinget. Pinge taset mõõdetakse erinevalt. Vastuvõtja asukohas peab vastuvõetava signaali minimaalne tase olema vähemalt 200 mV.
Eelarvamus
Kui signaaliahelates signaali ei täheldata, rakendatakse väikest eelpinget. See kaitseb vastuvõtjat valehäire korral. Eksperdid soovitavad nihutada veidi rohkem kui 200 mV, sest seda väärtust peetakse vastavalt standardile sisendsignaali määramatuse tsoonile vastavaks. Sellises olukorras läheneb ahel A allika positiivsele poolusele ja ahel B tõmmatakse üles ühise poole.
Näide
Nõutava eelpinge ja toitepinge põhjal arvutatakse takisti väärtused. Näiteks kui soovite saada 250 mV nihke lõpptakistitega, siis RT = 120 oomi. Tuleb märkida, et allika pinge on 12 V. Võttes arvesse asjaolu, et sel juhul on kaks takistit ühendatud paralleelselt ja ei võta arvesse vastuvõtja koormust, ulatub eelpingevool 0,0042-ni. Samal ajal on eelpingeskeemi kogutakistus 2857 oomi. Rcm on sel juhul umbes 1400 oomi. Seega peate valima lähima nimiväärtuse. Näiteks võib tuua 1,5 kΩ takisti. See on vajalik nihutamiseks. Lisaks kasutatakse välist 12 volti takistit.
Samuti tuleb märkida, et süsteemil on kontrolleri toiteallika isoleeritud väljund, mis on oma vooluahela segmendi peamine lüli. Tõsi, nihke teostamiseks on ka teisi võimalusi, kus on kaasatud RS-485 muundur ja muud elemendid, kuid siiski tuleb arvestada, et nihet pakkuv sõlm lülitub mõnikord välja või eemaldatakse lõpuks võrgust täielikult. . Nihke korral eeldatakse, et vooluahela A potentsiaal täiskäigul tühikäigul on ahela B suhtes positiivne. See toimib juhisena, kui kaabliga ühendatakse uus seade ilma juhtmemärgiseid kasutamata.
Vale juhtmestik ja moonutused
Ülaltoodud soovituste rakendamine võimaldab saavutada elektriliste signaalide õige edastamise võrgu erinevatesse punktidesse, kui aluseks on RS-485 protokoll. Kui vähemalt üks nõuetest ei ole täidetud, tekib signaali moonutus. Kõige märgatavamad moonutused ilmnevad siis, kui infovahetuskurss on üle 1 Mbps. Tõsi, isegi väiksematel kiirustel ei ole soovitatav neid näpunäiteid tähelepanuta jätta. See reegel kehtib ka võrgu tavapärase töötamise ajal.
Kuidas programmeerida?
Programmeerides erinevaid rakendusi, mis töötavad RS-485 jaoturit kasutavate seadmetega ja muude esitatud liidesega seadmetega, tuleks arvestada mitmete oluliste punktidega.
Enne paki kättetoimetamise algust on hädavajalik aktiveerida saatja. Väärib märkimist, et mõne allika kohaselt saab väljastada kohe pärast aktiveerimist. Sellele vaatamata soovitavad mõned eksperdid esmalt teha paus, mis on ajaliselt võrdne ühe kaadri edastuskiirusega. Sel juhul võib õigel vastuvõtuprogrammil olla aega siirdeprotsessi vigade täielikuks tuvastamiseks, mis suudab läbi viia normaliseerimisprotseduuri ja valmistuda järgmiseks andmete vastuvõtmiseks.
Kui viimane bait andmeid on väljastatud, peate ka enne RS-485 seadme väljalülitamist pausi tegema. See on teatud mõttes tingitud asjaolust, et jadapordi kontrolleril on sageli kaks registrit korraga. Esimene on paralleelsisend, see on mõeldud teabe vastuvõtmiseks. Teist peetakse nihkeväljundiks, seda kasutatakse järjestikuse väljundi jaoks.
Andmete edastamisel kontrolleri poolt genereeritakse kõik katkestused, kui sisendregister on tühi. See juhtub siis, kui teave on vahetuste registrisse juba edastatud, kuid seda pole veel väljastatud. See on ka põhjus, et pärast saate lõpetamist on vaja enne saatja väljalülitamist pidada teatud pausi. Ajaliselt peaks see olema kaadrist umbes 0,5 bitti pikem. Täpsemate arvutuste tegemisel on soovitatav põhjalikumalt tutvuda kasutatava jadapordi kontrolleri tehnilise dokumentatsiooniga.
Võimalik, et saatja, vastuvõtja ja RS-485 muundur on ühendatud ühisesse liini. Seega hakkab ka enda vastuvõtja tajuma enda saatja poolt sooritatud edastust. Sageli juhtub, et süsteemides, mida iseloomustab juhuslik juurdepääs liinile, kasutatakse seda funktsiooni kahe saatja vahelise kokkupõrke puudumise kontrollimisel.
Siini vormingu konfiguratsioon
Esitatud liidesel on võimalus ühendada seadmeid "bussi" formaadis, kui kõik seadmed on ühendatud ühe juhtmepaari abil. See näeb ette, et sideliin peab tingimata olema sobitatud kahe otsa lõpptakistitega. Selle tagamiseks on vaja paigaldada takistid, mille takistus on 620 oomi. Need on alati paigaldatud esimesele ja viimasele liiniga ühendatud seadmele.
Kaasaegsetel seadmetel on reeglina sisseehitatud lõpetamistakistus. Vajadusel saab selle liiniga ühendada, paigaldades seadme plaadile spetsiaalse hüppaja. Väärib märkimist, et džemprid paigaldatakse esmalt tarneolekus, nii et peate need eemaldama kõigist seadmetest, välja arvatud esimene ja viimane. Samuti tuleb märkida, et S2000-PI mudeli repiiteri muundurites eraldi väljundi jaoks aktiveeritakse sobitustakistus lüliti abil. Mis puudutab seadmeid S2000-KS ja S2000-K, mida iseloomustab sisseehitatud lõpptakistus, siis selle ühendamiseks pole vaja hüppajat. Pika lingi tagamiseks on soovitav kasutada spetsiaalseid repiitereid-repeatereid, mis on eelnevalt varustatud täisautomaatse ülekande suunavahetusega.
Tähe konfiguratsioon
Kõiki RS-485 liini kandusi peetakse ebasoovitavateks, kuna sel juhul tekivad signaali ülemäärased moonutused. Kuigi praktika mõttes on võimalik seda lubada, kui haru pikkus on väike. See ei nõua üksikutele harudele lõpptakistite paigaldamist.
RS-485 süsteemis, kus juhtimine toimub konsooli abil, kui takistid ja seadmed on ühendatud samale liinile, kuid saavad toite erinevatest allikatest, on vaja ühendada kõigi seadmete ja konsooli 0 V ahelad, et saavutada oma potentsiaalide võrdsustamine. Kui see nõue ei ole täidetud, võib kaugjuhtimispuldil olla katkendlik side seadmetega. Mitme keerdpaariga juhtme kasutamisel saab potentsiaaliühtlusahelaks vajadusel kasutada täiesti vaba paari. Lisaks on varjestatud maanduse puudumisel võimalik kasutada varjestatud keerdpaarkaablit.
Mida tuleks arvestada?
Enamasti peetakse potentsiaaliühtlusjuhtmest läbivat voolu üsna väikeseks. Kui 0 V seadmed või toiteallikad ise on ühendatud mitme lokaalse maandussiiniga, siis erinevate 0 V ahelate potentsiaalide erinevus võib ulatuda mitme ühikuni. Mõnikord on see väärtus kümneid volte ja potentsiaali võrdsustamisahelat läbiv vool on üsna märkimisväärne. Sageli on see põhjus, et kaugjuhtimispuldi ja seadmete vahel on ebastabiilne ühendus. Selle tulemusena on nad isegi võimelised ebaõnnestuma.
Seega on vaja välistada 0 V vooluahela maandamise võimalus või see vooluahel teatud punktis maandada. Lisaks tuleks arvestada 0 V ja kaitsemaandusahela vahelise seose võimalusega, mis esineb häiresüsteemis kasutatavates seadmetes. Tuleb märkida, et rajatistes, kus on tüüpiline suhteliselt keeruline elektromagnetiline keskkond, on võimalik selle võrguga ühendada varjestatud keerdpaarkaabli abil. Tuleb veel rõhutada, et sellises olukorras võib esineda lühem ulatuse piirang, kuna eeldatakse, et juhtme mahtuvus on suurem.
