현대 기술에서는 다양한 장치 간의 정보 교환이 점점 더 중요해지고 있습니다. 그리고 이를 위해서는 킬로미터 단위로 짧은 거리와 중요한 데이터를 모두 전송해야 합니다. 이러한 데이터 전송 유형 중 하나는 RS-485 인터페이스를 통한 장치 간의 통신입니다.
데이터 교환을 위해 장치를 사용하는 가장 일반적인 예 중 하나는 다음과 같습니다. 단일 네트워크로 통합된 전기 계량기는 캐비닛, 셀 사이에 분산되어 있습니다. 개폐기그리고 서로 상당한 거리에 위치한 변전소도 있습니다. 이 경우 인터페이스는 하나 이상의 측정 장치에서 데이터를 보내는 데 사용됩니다.
"1m-1 모뎀" 시스템은 개인 주택 및 소규모 기업의 계량 센터에서 에너지 판매 회사의 서비스로 데이터를 전송하기 위해 적극적으로 구현되고 있습니다.
또 다른 예: 마이크로프로세서 릴레이 보호 터미널에서 실시간으로 데이터를 수신하고 변경을 위해 중앙 집중식으로 액세스합니다. 이를 위해 터미널은 동일한 방식으로 통신 인터페이스를 통해 연결되고 그 데이터는 디스패처가 설치한 컴퓨터로 이동합니다. 보호 작동이 발생하는 경우 작동 요원은 조치 장소와 전원 회로 손상의 특성에 대한 정보를 즉시 받을 수 있습니다.
그러나 통신 인터페이스로 해결되는 가장 어려운 작업은 복잡한 생산 프로세스의 중앙 집중식 제어 시스템인 APCS입니다. 산업 설비 운영자는 테이블에 컴퓨터를 가지고 있으며 디스플레이에서 온도, 생산성, 장치 켜기 및 끄기, 작동 모드 등 프로세스의 현재 상태를 볼 수 있습니다. 그리고 이 모든 것을 마우스의 가벼운 클릭으로 관리할 수 있는 기능이 있습니다.
반면에 컴퓨터는 컨트롤러와 데이터를 교환합니다. 즉, 센서의 명령을 기계가 이해할 수 있는 언어로 변환하고 역변환: 기계의 언어에서 제어 명령으로 변환하는 장치입니다. 컨트롤러와의 통신은 물론 서로 다른 컨트롤러 간의 통신은 통신 인터페이스를 통해 수행됩니다.
RS-232 인터페이스는 RS 485의 동생입니다.직렬이라고도하는 RS-232 인터페이스에 대해 간단히 언급하지 않는 것은 불가능합니다. 일부 랩탑에는 해당 포트에 대한 커넥터가 있고 일부 디지털 장치(동일한 릴레이 보호 단자)에는 RS-232를 사용하여 통신하기 위한 출력이 장착되어 있습니다.
정보를 교환하려면 정보를 주고 받을 수 있어야 합니다. 이를 위해 송신기와 신호 수신기가 있습니다. 그들은 모든 장치에 포함되어 있습니다. 또한 한 장치(TX)의 송신기 출력은 다른 장치(RX)의 수신기 입력에 연결됩니다. 따라서 신호는 유사한 방식으로 다른 도체를 따라 반대 방향으로 이동합니다.
이것은 반이중 통신 모드를 제공합니다. 즉, 수신기와 송신기가 동시에 작동할 수 있습니다. RS-232 케이블의 데이터는 한 방향과 다른 방향으로 동시에 이동할 수 있습니다.
이 인터페이스의 단점은 낮은 노이즈 내성입니다. 이는 수신 및 전송 모두를 위한 연결 케이블에 대한 신호가 공통 와이어 접지에 대해 형성된다는 사실 때문입니다. 차폐 케이블에서도 모든 간섭은 통신 장애, 개별 정보 손실로 이어질 수 있습니다. 그리고 이것은 실수가 사고이고 통신 손실이 긴 다운타임인 복잡하고 값비싼 메커니즘을 관리할 때 용납할 수 없습니다.
따라서 초기 구성을 설정하거나 오류를 수정하는 것과 같이 랩톱과 디지털 장치의 소규모 임시 연결에 주로 사용됩니다.
RS-485 인터페이스 구성.RS-458과 RS-232의 주요 차이점은 모든 수신기와 송신기가 통신 라인인 한 쌍의 전선에서 작동한다는 것입니다. 이 경우 접지선을 사용하지 않고 선로의 신호를 차동방식으로 형성한다. 두 개의 전선("A" 및 "B")을 통해 역 형태로 동시에 전송됩니다.
송신기의 출력이 논리 "0"이면 도체 "A"에 0 전위가 부여됩니다. "B" 도체에서 "not 0" 신호, 즉 "1"이 생성됩니다. 송신기가 "1"을 브로드캐스트하면 그 반대입니다.
결과적으로 트위스트 페어인 두 와이어 사이의 신호 전압이 변경됩니다. 케이블에 간섭이 발생하면 한 쌍의 두 와이어에서 접지에 대한 전압이 동일하게 변경됩니다. 그러나 유용한 신호의 전압은 전선 사이에 형성되므로 전선의 전위에 전혀 영향을받지 않습니다.
RS-485 인터페이스로 연결된 모든 장치에는 "A"와 "B"라는 두 개의 터미널만 있습니다. 공통 네트워크에 연결하기 위해 이러한 단자는 병렬 회로로 연결됩니다. 이를 위해 케이블 체인이 한 장치에서 다른 장치로 배치됩니다.
이 경우 장치 간의 데이터 교환을 간소화하고 전송 및 수신 순서와 전송 데이터 형식을 설정해야 합니다. 이것은 프로토콜이라는 특수 명령으로 수행됩니다.
많은 RS-485 통신 프로토콜이 있으며 가장 일반적으로 사용되는 것은 Modbas입니다. 가장 간단한 프로토콜이 작동하는 방식과 이 프로토콜을 사용하여 해결해야 하는 다른 문제에 대해 간단히 살펴보겠습니다.
예를 들어, 하나의 장치가 여러 데이터 소스에서 데이터를 수집하는 네트워크를 살펴보겠습니다. 이것은 모뎀과 전기 계량기 그룹이 될 수 있습니다. 어느 카운터에서 데이터가 갈 것인지 알기 위해 각 트랜시버에는 주어진 네트워크에 대해 고유한 번호가 할당됩니다. 이 번호는 모뎀의 트랜시버에도 할당됩니다.
전력 소비에 대한 데이터를 수집할 때가 되면 모뎀이 요청을 생성합니다. 첫째, 시작 펄스가 전송되며 이에 따라 모든 장치는 코드 워드가 지금 올 것임을 이해합니다. 즉, 일련의 0과 1의 메시지입니다. 그것에서 첫 번째 비트는 네트워크의 가입자 번호에 해당하고 나머지는 데이터, 예를 들어 필요한 정보를 전송하는 명령입니다.
모든 장치는 메시지를 수신하고 호출된 가입자의 번호를 자신의 번호와 비교합니다. 일치하면 요청의 일부로 전송된 명령이 실행됩니다. 그렇지 않은 경우 장치는 텍스트를 무시하고 아무 작업도 수행하지 않습니다.
동시에 많은 프로토콜에서 명령이 실행을 위해 수락되거나 실행되었다는 확인 메시지가 다시 전송됩니다. 응답이 없으면 송신 장치는 요청을 특정 횟수만큼 반복할 수 있습니다. 반응이 없으면 무성 가입자와의 통신 채널의 오작동과 관련된 오류에 대한 정보가 생성됩니다.
고장이 났을 때뿐만 아니라 답이 나오지 않을 수도 있습니다. 그럼에도 불구하고 침투하는 통신 채널에 강한 간섭이 있는 경우 팀은 목적지에 도달하지 못할 수 있습니다. 또한 왜곡되어 올바르게 인식되지 않습니다.
명령의 잘못된 실행은 허용될 수 없으므로 의도적으로 중복된 정보(체크섬)가 이러한 소포에 도입됩니다. 송신측의 프로토콜에 규정된 특정 법률에 따라 계산됩니다. 수신에서 체크섬은 동일한 원리에 따라 계산되어 전송된 것과 비교됩니다. 일치하면 수신이 성공한 것으로 간주되어 명령이 실행됩니다. 그렇지 않은 경우 장치는 보내는 측에 오류 메시지를 보냅니다.
트위스트 페어 케이블은 RS-485 인터페이스가 있는 장치를 연결하는 데 사용됩니다. 한 쌍의 전선으로 이 데이터를 전송하기에 충분하지만 일반적으로 예비를 제공하기 위해 최소 두 개의 케이블이 사용됩니다.
간섭에 대한 더 나은 보호를 위해 케이블이 차폐되고 전체 라인을 따라 차폐가 서로 연결됩니다. 이를 위해 "A" 및 "B" 핀 외에도 결합할 장치에 "COM" 단자가 있습니다. 라인은 일반적으로 컨트롤러, 모뎀 또는 컴퓨터의 위치에서 한 지점에만 접지됩니다. 그라운드 포인트의 전위차로 인해 필연적으로 화면을 가로지르는 간섭을 피하기 위해 두 지점에서 이를 수행하는 것은 금지되어 있습니다.
케이블은 서로 직렬로만 연결되어 분기를 만들 수 없습니다. 라인을 일치시키기 위해 120 Ohm 저항이 끝에 연결됩니다(이것이 케이블의 특성 임피던스임).
일반적으로 케이블 인터페이스 라인의 설치는 간단한 작업입니다. 특별한 지식을 가진 사람들이 필요한 장비를 구성하는 것이 훨씬 더 어려울 것입니다.
RS-485 인터페이스의 작동을 더 잘 이해하려면 다음 비디오를 시청하는 것이 좋습니다.
RS-485는 전자 산업 협회에서 처음으로 채택한 표준입니다. 오늘날 이 표준은 다양한 평형 디지털 시스템에 사용되는 모든 종류의 수신기 및 송신기의 전기적 특성을 다룹니다.
전문가들 사이에서 RS-485는 상당히 인기있는 인터페이스의 이름으로 다양한 산업 제어 시스템에서 여러 컨트롤러와 다른 많은 장치를 서로 연결하는 데 적극적으로 사용됩니다. 이 인터페이스와 덜 일반적이지 않은 RS-232의 주요 차이점은 여러 유형의 장비를 동시에 조합할 수 있다는 것입니다.
RS-485의 도움으로 여러 장치 간의 고속 정보 교환이 단일 장치를 통해 제공됩니다. 2선식반이중 모드에서 통신. 그것은 공정 제어 시스템을 형성하는 과정에서 현대 산업에서 널리 사용됩니다.
이 표준의 도움으로 정보는 최대 10Mbit / s의 속도로 전송되며 가능한 최대 범위는 데이터가 전송되는 속도에 직접적으로 의존합니다. 따라서 최대 속도를 보장하기 위해 데이터는 120미터 이상 전송할 수 없으며 100kbit/s의 속도로 정보는 1200미터 이상 방송됩니다.
RS-485 인터페이스가 결합할 수 있는 장치의 수는 장치에 사용되는 트랜시버에 직접적으로 의존합니다. 각 송신기는 32개의 표준 수신기를 동시에 제어하도록 설계되었지만 입력 임피던스가 표준의 50%, 25% 또는 그 이하인 수신기가 있으며 이러한 장비를 사용하면 총 장치 수가 그에 따라 증가합니다.
RS-485 케이블은 정보 프레임이나 교환 프로토콜의 특정 형식을 표준화하지 않습니다. 대부분의 경우 RS-232가 사용하는 것과 정확히 동일한 프레임, 즉 데이터 비트, 정지 및 시작 비트, 필요한 경우 패리티 비트가 사용됩니다.
대부분의 최신 시스템에서 교환 프로토콜의 작동은 "마스터-슬레이브" 원칙에 따라 수행됩니다. 논리 주소로. 오늘날 가장 인기 있는 프로토콜은 Modbus RTU입니다.
RS-485 케이블에는 특정 유형의 커넥터 또는 배선이 없습니다. 즉, 터미널 커넥터, DB9 등이 있을 수 있습니다.
대부분이 인터페이스를 사용하면 여러 트랜시버를 동시에 결합하는 로컬 네트워크가 있습니다.
RS-485 연결을 할 때 일반적으로 A와 B라고 하는 신호 회로를 서로 능숙하게 결합해야 합니다. 이 경우 극성 반전이 그렇게 끔찍하지 않고 연결된 장치만 작동하지 않습니다.
RS-485 인터페이스를 사용할 때 작동의 여러 기능을 고려해야 합니다.
종단 저항을 사용하여 표준 또는 USB RS-485는 케이블의 열린 끝을 후속 라인과 완전히 일치시켜 신호 반사 가능성을 완전히 제거합니다.
저항의 공칭 저항은 케이블의 특성 임피던스에 해당하며 트위스트 페어를 기반으로 하는 케이블의 경우 대부분의 경우 약 100-120옴입니다. 예를 들어, 이더넷을 배치하는 과정에서 활발히 사용되는 오늘날 매우 인기있는 UTP-5 케이블은 100 Ohm의 특성 임피던스를 갖습니다. 다른 케이블 옵션의 경우 다른 등급이 사용될 수 있습니다.
필요한 경우 저항을 최종 장치에 이미 있는 케이블 커넥터의 접점에 납땜할 수 있습니다. 드물게 장치 자체에 저항이 설치되어 있으므로 저항을 연결하기 위해 점퍼를 설치해야 합니다. 이 경우 장치의 연결이 끊어지면 회선이 완전히 일치하지 않습니다. 그리고 나머지 시스템의 정상적인 작동을 보장하려면 일치하는 플러그를 연결해야 합니다.
RS-485 포트는 균형 데이터 전송 방식을 사용합니다. 즉, 신호 회로 A와 B의 전압 레벨이 역위상으로 변경됩니다.
센서는 최대 부하에서 1.5V의 신호 레벨을 제공해야 하며 장치가 유휴 상태인 경우 6V를 넘지 않아야 합니다. 전압 레벨은 각 신호 와이어가 다른 와이어에 대해 상대적으로 차등적으로 측정됩니다.
수신기가 있는 곳에서는 어떤 경우에도 수신 신호의 최소 레벨이 200mV 이상이어야 합니다.
신호 회로에 신호가 없는 경우 약간의 바이어스가 발생하여 잘못된 경보로부터 수신기를 보호합니다.
전문가들은 이 값이 표준에 따른 입력 신호의 비신뢰성 영역에 해당하기 때문에 200mV보다 약간 더 큰 오프셋을 구현하는 것이 좋습니다. 이 경우 회로 A는 소스의 양극으로 풀업되고 회로 B는 공통으로 풀업됩니다.
전원 공급 장치의 필요한 바이어스 및 전압에 따라 계산이 수행됩니다. 예를 들어, 소스의 전압이 12인 경우 종단 저항 RT = 120Ohm을 사용할 때 250mV의 오프셋을 얻으려면 V. 이 경우 두 개의 저항이 수신기의 부하를 전혀 고려하지 않고 서로 병렬로 연결된 것을 고려하면 바이어스 전류는 0.0042A이고 바이어스 회로의 총 저항은 2857옴입니다. 이 경우 R cm는 약 1400옴이 되므로 가장 가까운 값을 선택해야 합니다.
예를 들어 1.5k 바이어스 저항과 외부 12볼트 저항을 사용합니다. 또한 당사 시스템에는 회로 세그먼트의 주요 링크인 컨트롤러 전원 공급 장치에서 절연된 출력이 있습니다.
물론 RS-485 변환기와 기타 소자를 사용하는 바이어스 구현을 위한 다른 옵션이 많이 있지만, 어쨌든 바이어스 회로를 배치할 때 이를 제공할 노드를 고려해야 합니다. 주기적으로 꺼지거나 결국에는 네트워크에서 완전히 제거될 수 있습니다.
바이어스가 존재하는 경우 회로 A의 완전한 유휴 전위는 회로 B에 대해 양수이며, 이는 새 장치가 와이어 표시 없이 케이블에 연결되는 경우 지침입니다.
RS-485 프로토콜을 기본으로 사용하는 경우 위의 권장 사항을 구현하면 네트워크의 다양한 지점으로 전기 신호를 정상적으로 전송할 수 있습니다. 요구 사항 중 적어도 일부가 충족되지 않으면 신호 왜곡이 발생합니다. 가장 눈에 띄는 왜곡은 데이터 교환 속도가 1Mbit/s를 초과할 때 나타나기 시작하지만 실제로는 더 낮은 속도의 경우에도 네트워크가 "정상적으로 작동"하더라도 이러한 권장 사항을 무시하는 것이 좋습니다.
RS-485 분배기를 사용하는 장치 및 이 인터페이스가 있는 기타 장치와 함께 작동하는 다양한 응용 프로그램을 프로그래밍할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 다음과 같이 나열해 보겠습니다.
이 인터페이스는 모든 장치가 한 쌍의 전선을 사용하여 연결된 경우 "버스" 형식으로 장치를 결합할 수 있는 가능성을 제공합니다. 이 경우 통신선은 양단의 종단 저항과 일치해야 합니다.
이 경우 일치를 보장하기 위해 저항이 620옴인 저항이 설치됩니다. 항상 라인에 연결된 첫 번째 및 마지막 장치에 설치됩니다. 대부분의 최신 장치에는 필요한 경우 장치 보드에 특수 점퍼를 설치하여 라인에 포함될 수 있는 내장된 정합 저항도 있습니다.
점퍼는 초기에 배송 상태로 설치되어 있기 때문에 먼저 라인에 연결된 첫 번째와 마지막에 연결된 장치를 제외한 모든 장치에서 점퍼를 먼저 제거해야 합니다. 각 개별 출력에 대한 S2000-PI 모델 중계기 변환기에서 정합 저항은 스위치를 사용하여 켜집니다. 반면 S2000-KS 및 S2000-K 장치는 내장 정합 저항이 특징입니다. 그 결과 연결하는 데 점퍼가 필요하지 않습니다.
보다 긴 통신회선을 제공하기 위해서는 다음과 같은 장비가 완비된 특수 중계기 사용을 권장합니다. 자동 전환전송 방향.
RS-485 라인의 모든 탭은 바람직하지 않습니다. 이 경우 신호 왜곡이 상당히 강하기 때문입니다. 그러나 실용적인 관점에서 탭 길이가 짧으면 허용될 수 있습니다. 이 경우 별도의 분기에 종단 저항을 설치할 필요가 없습니다.
콘솔에서 제어되는 RS-485 분배 시스템에서 후자와 장치가 동일한 라인에 연결되지만 다른 소스에서 전원이 공급되는 경우 모든 장치와 콘솔의 0V 회로를 결합해야 합니다. 잠재적인 균등화를 보장하기 위해. 이 요구 사항이 충족되지 않으면 리모컨이 장치와 불안정하게 연결될 수 있습니다. 여러 개의 꼬인 전선 쌍이 있는 케이블을 사용하는 경우 필요한 경우 전위 균등화 회로에 완전 자유 쌍을 사용할 수 있습니다. 무엇보다도 차폐가 접지되지 않은 경우 차폐 연선을 사용할 수도 있습니다.
압도적 다수에서 전위 균등화 와이어를 통과하는 전류는 매우 작지만 0V의 장치 또는 전원 공급 장치 자체가 여러 로컬 접지 버스에 연결되면 서로 다른 0V 회로 간의 전위차가 몇 단위가 될 수 있습니다 , 그리고 어떤 경우에는 심지어 수십 볼트인 반면, 전위 균등화 회로를 통해 흐르는 전류는 상당히 중요할 수 있습니다. 이것은 리모컨과 장치 사이의 연결이 불안정하여 실패할 수도 있는 일반적인 이유입니다.
이러한 이유로 0V 회로를 접지할 가능성을 배제하거나 최대로 이 회로를 특정 지점에서 접지해야 합니다. 또한 경보 시스템에 사용되는 장비에 있는 보호 접지 회로와 0V 간의 상호 연결 가능성도 고려해야 합니다.
다소 가혹한 전자기 환경을 특징으로 하는 물체에서 "차폐된 트위스트 페어" 케이블을 통해 이 네트워크를 연결할 수 있습니다. 이 경우 케이블 커패시턴스가 높을수록 더 짧은 범위가 존재할 수 있습니다.
네트워크 통신은 다섯 번째 범주의 트위스트 페어 케이블로 배선됩니다. 컨트롤러는 버스 토폴로지에 따라 상호 연결됩니다. 차례로 차례로.
올바른 네트워크 작동(특히 긴 케이블을 사용할 때)은 모든 트랜시버 장치("버스 토폴로지") 사이에 하나의 라인만 있는 경우에만 가능합니다.
라인은 전체 길이를 따라 원하는 대로 배치된 최대 32개의 장치(표준 부하 장치의 경우 또는 -¼ 부하의 경우 그 이상)를 포함할 수 있습니다. 장치는 Y-분할을 방지하기 위해 매우 짧은 케이블(30cm 이하)로 라인에 연결해야 합니다.
그러나 실제로는 이 길이를 몇 미터까지 늘릴 수 있습니다. 대부분의 경우 복잡한 구성 문제는 인터페이스 리피터를 사용하여 해결할 수 있습니다.
신호선은 전원 공급 케이블, 특히 부하 케이블에서 최소 50cm 이상 떨어져 있어야 합니다. 또한, 이러한 케이블이나 대전류가 흐르는 케이블과 같은 편조로 엮어서는 안 됩니다. 이는 침입 및 오류로 이어질 수 있습니다.
힘선의 교차점은 90도 각도여야 합니다. 꼬인 쌍의 접합 및 "꼬임"의 사용은 금지됩니다. 케이블링의 경우 다음을 위해 2-4개의 꼬인 쌍이 있는 케이블을 사용하는 것이 좋습니다.
RS485 표준은 최대 1.2km 길이의 라인에서 장치 작동을 보장합니다. 이 값은 최대값입니다. 그러나 실제로는 500m 이하의 선을 사용하는 것이 좋으며, 선이 긴 시스템을 구축할 때는 적절한 단면적을 가져야 하는 케이블을 선택할 때 특별한 주의를 기울여야 합니다.
사용된 케이블은 트랜스미터 출력이 2V일 때 맨 끝 120Ohm 터미네이터에서 최소 0.2V를 사용할 수 있어야 합니다. 22AWG 미만의 케이블은 사용하지 않는 것이 좋습니다.
개인용 컴퓨터는 이제 물체를 원격으로 제어하거나 제어실에서 센서의 매개변수를 모니터링하는 데 널리 사용됩니다. 업계에서는 이러한 목적을 위해 RS485 인터페이스를 사용하여 최대 32개의 트랜시버를 최대 10Mbit/s의 속도로 1200미터 거리에 걸쳐 연선을 통해 연결할 수 있습니다. 이 인터페이스에 대한 자세한 내용은 Everything is fine에서 읽을 수 있지만 컴퓨터에는 그러한 인터페이스가 없습니다. RS232 인터페이스와 현대 컴퓨터에서는 거의 찾아볼 수 없습니다. 그러나 USB 포트는 거의 모든 기기에서 사용할 수 있습니다.
저자는 가상 어댑터의 실용적인 다이어그램을 제공합니다. USB 포트 RS485로. 또한 RS485에서 직렬 포트 USART는 PIC18F8720 및 기타 여러 마이크로컨트롤러에 있습니다. 그림 1. 가상 USB 포트의 장점은 소프트웨어컴퓨터에서 RS232 포트와 같이 쓸 수 있습니다. 이것은 포트가 MSComm과 같은 컨트롤을 사용하여 제어될 수 있음을 의미합니다. 이 기사에서는 컴퓨터의 제어 프로그램을 고려하지 않으므로 COMPump 터미널을 사용하여 컴퓨터에서 데이터를 보냅니다. 상세 설명이 터미널로 작업하는 것은 가상 USB / RS-232 포트 문서에서 고려되었으며 드라이버 설치도 기사에서 고려되었습니다. 소프트웨어 관점에서 보면 RS232는 전이중 송수신기이고 RS485는 반이중이지만 USB/RS485와 다르지 않습니다.
따라서 USB / RS485 드라이버는 ADM213EARS 기사의 DD2 fig1 칩을 이 기사의 SN75176 fig1 유형의 D103 칩으로 교체하여 USB / RS232와 다릅니다. 이 초소형 회로는 완전한 반이중 RS485 트랜시버이며 출력 드라이버는 + -60mA 전류 정격입니다. 초소형 회로에는 150g 수준의 과열 방지 장치가 내장되어 있습니다.C. 최소 입력 임피던스 12kΩ, 입력 감도 200mV. 및 50mV의 입력 히스테리시스. 수신기와 송신기의 동작 알고리즘은 표 1, 2와 같다. D101 가상 드라이버 미세 회로(FT232BM)를 사용하면 소프트웨어 인터페이스를 수정하지 않고 SN75176 미세 회로를 연결하고 반이중 모드에서 RS485 포트와 함께 작업할 수 있습니다. 컴퓨터에서 프로그램을 개발할 때 고려해야 하는 유일한 뉘앙스는 인터페이스를 통해 바이트를 전송하는 동안 소위 에코라고 하는 수신기에서 전송된 바이트를 수신한다는 것입니다. RS485 인터페이스는 최대 1200m 거리에서 트위스트 페어 케이블을 사용하여 트랜시버를 연결하도록 설계되었지만 강한 간섭 조건에서는 와이어를 실드에 배치해야 합니다.
1 번 테이블. 송신기
| NS | 드 | NS | NS |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 지 | 0 | 지 | 지 |
표 2. 수화기
| A-B | Inv.RE | NS |
| 영상> = 0.2v | 0 | 1 |
-0.2v | 0
|
?
|
|
| 영상<=-0,2в | 0 | 0 |
| NS | 1 | 지 |
| 열려있는 | 0 | ? |
그림 1
제어 장치 대신 D3 트랜시버 초소형 회로(SN75176)도 설치해야 합니다. 마이크로 컨트롤러용 드라이버를 직접 작성하기 때문에 PORTJ4 포트의 레그 39를 사용하여 수신에서 전송으로 전환합니다. 그림 1의 다이어그램에서 D2 마이크로 회로는 10비트 아날로그-디지털 변환기 역할을 합니다. HEX 형식의 프로그램은 표 3에 나와 있습니다.
작업 알고리즘은 다음과 같습니다. 21μs마다 프로그래밍합니다. ADC 입력에서 데이터를 읽고 79바이트로 구성된 내부 버퍼에 씁니다. 약 1.7ms 후. 버퍼가 완전히 채워지고 프로세스가 반복됩니다. 이 경우 컴퓨터에서 이 버퍼를 읽으려면 이 장치의 주소를 보내야 합니다. 우리의 경우 이것은 0x0A입니다. 주소를 수신한 후 마이크로컨트롤러는 79바이트를 컴퓨터로 전송합니다. 둘 이상의 제어 개체가 RS485 라인에 연결되는 경우 주소 지정이 필요합니다.
마이크로 컨트롤러를 제외한 전체 장치는 브레드보드에서 만들어졌습니다. 이를 위해 리드를 납땜 할 수 있도록 인쇄 회로 기판을 만들어야합니다. 이 마이크로 컨트롤러에는 12x12mm TQFP80 패키지가 있고 80핀이 있기 때문입니다. 그림 2에 표시된 인쇄 회로 기판은 두께 0.5mm, 치수 35x35mm의 단면 유리 섬유로 만들어졌습니다. 이 미세 회로를 공기 납땜 스테이션으로 납땜하는 것이 바람직합니다.
RS-485 표준은 전자 산업 협회에서 처음 채택했습니다. 오늘 그는 평형 디지털 시스템에 사용되는 다양한 수신기와 송신기의 전기적 특성을 검토합니다.
이 표준은 무엇입니까?
RS-485는 특정 컨트롤러와 다른 많은 장치를 서로 연결하기 위해 모든 종류의 산업 제어 시스템에서 활발히 사용되는 잘 알려진 인터페이스의 이름입니다. 이 인터페이스와 RS-232의 주요 차이점은 여러 유형의 장비를 동시에 결합해야 한다는 것입니다. RS-485를 사용할 경우 반이중 모드에서 단일 2선 통신 회선을 사용하여 여러 장치 간의 고속 데이터 교환이 보장됩니다. 그는 공정 제어 시스템을 만드는 현대 산업에 참여하고 있습니다.
범위 및 속도
제시된 표준의 도움으로 최대 10Mbit / s의 속도로 정보를 전송할 수 있습니다. 이 경우 가능한 최대 범위는 데이터 전송 속도에 직접적으로 의존한다는 점에 유의해야 합니다. 최대 속도를 보장하기 위해 정보는 120미터 이상 전송될 수 없습니다. 동시에 100kbps의 속도로 데이터가 1200미터 이상 전송됩니다.
결합된 장치의 수
RS-485 인터페이스가 자체적으로 결합할 수 있는 장치의 수는 어떤 트랜시버가 관련되어 있는지에 따라 직접적으로 달라집니다. 각 송신기는 32개의 표준 수신기에 대한 특정 제어를 제공합니다. 사실, 표준과 50%, 25% 또는 그 이하로 다른 입력 임피던스를 가진 수신기가 있다는 것을 알고 있어야 합니다. 이 장비를 사용하면 그에 따라 총 장치 수가 증가합니다.
커넥터 및 프로토콜
RS-485 코드는 특정 데이터 프레임 형식이나 통신 프로토콜을 표준화할 수 없습니다. 일반적으로 RS-232에서 사용하는 것과 동일한 프레임이 방송에 사용됩니다. 즉, 데이터 비트, 정지 및 시작 비트, 필요한 경우 패리티 비트입니다. 교환 프로토콜의 작동은 대부분의 최신 시스템에서 "마스터-슬레이브" 원칙에 따라 수행됩니다. 이것은 네트워크의 특정 장치가 마스터 역할을 하고 논리 주소가 서로 다른 슬레이브 장치 간에 전송 요청 교환을 시작함을 의미합니다. 현재 가장 유명한 프로토콜은 Modbus RTU입니다. RS-485 케이블에는 특정 유형의 커넥터 또는 배선이 없습니다. 즉, 터미널 커넥터, DB9 등이 있습니다.
연결
종종 제시된 인터페이스를 사용하여 여러 유형의 트랜시버를 동시에 결합하는 로컬 네트워크가 있습니다. RS-485 연결을 할 때 신호 회로를 올바르게 상호 연결해야 합니다. 일반적으로 A와 B라고 합니다. 따라서 극성 반전은 큰 문제가 아니며 연결된 장치만 작동을 멈춥니다.
RS-485 인터페이스를 사용할 때 작동의 특정 기능을 고려해야 합니다. 따라서 권장 사항은 다음과 같습니다.
1. 신호 전송을 위한 최적의 매체는 트위스트 페어 케이블입니다.
2. 코드의 끝은 특수 종단 저항을 사용하여 종단되어야 합니다.
3. 표준 또는 USB RS-485를 사용하는 네트워크는 버스 토폴로지에 따라 분기 없이 배치되어야 합니다.
4. 장치는 가능한 한 짧은 케이블 길이를 사용하여 케이블에 연결해야 합니다.
조화
종단 저항의 도움으로 표준 또는 USB RS-485는 코드의 열린 끝과 후속 라인의 완전한 일치를 보장합니다. 이것은 신호 반사의 가능성을 완전히 제거합니다. 트위스트 페어 케이블 및 와이어의 특성 임피던스와 관련된 저항의 공칭 임피던스는 일반적으로 약 100-120옴입니다. 예를 들어, 이더넷을 포설하는 과정에서 많이 사용되는 현재 알려진 UTP-5 케이블의 특성 임피던스는 100옴이다.
다른 케이블 옵션의 경우 다른 등급이 적용될 수 있습니다. 저항은 필요한 경우 종단 장치의 케이블 커넥터 핀에 납땜할 수 있습니다. 저항이 장비 자체에 설치되는 경우는 드물기 때문에 저항을 연결하기 위해 점퍼를 설치해야 합니다. 이 경우 장치가 연결될 때 회선이 일치하지 않습니다. 시스템의 나머지 부분이 정상적으로 작동하려면 종단 플러그를 연결해야 합니다.
신호 레벨
RS-485 포트는 균형 잡힌 통신 방식을 채택합니다. 즉, 신호 회로 A 및 B의 전압 레벨이 역위상으로 변경됩니다. 센서는 부하 한계를 고려하여 1.5V의 신호 레벨을 제공합니다. 또한 장치가 유휴 상태일 때 최대 6V가 제공됩니다. 전압 레벨은 차등적으로 측정됩니다. 수신기 위치에서 수신 신호의 최소 레벨은 200mV 이상이어야 합니다.
편견
신호 회로에 신호가 없으면 작은 오프셋이 적용됩니다. 잘못된 경보 발생 시 수신기를 보호합니다. 전문가들은 이 값이 표준에 따라 입력 신호의 신뢰할 수 없는 영역에 해당하는 것으로 간주되기 때문에 200mV보다 약간 더 큰 오프셋을 수행하는 것이 좋습니다. 이러한 상황에서 회로 A는 소스의 양극에 접근하고 회로 B는 공통 극으로 끌어 올려집니다.
예시
저항 값은 필요한 바이어스 및 전원 공급 장치 전압을 기반으로 계산됩니다. 예를 들어 종단 저항으로 250mV의 오프셋을 얻으려면 RT = 120옴입니다. 소스의 전압은 12V입니다. 이 경우 두 개의 저항이 서로 병렬로 연결되고 수신기의 부하를 전혀 고려하지 않는다는 사실을 고려하면 바이어스 전류 0.0042에 도달합니다. 동시에 총 바이어스 저항은 2857옴입니다. 이 경우 Rcm는 약 1400옴이 됩니다. 따라서 가장 가까운 교단을 선택해야 합니다. 예를 들어 1.5kΩ 저항이 있습니다. 변위를 위해 필요합니다. 또한 외부 12볼트 저항이 사용됩니다.
또한 시스템에는 자체 회로 세그먼트의 주요 링크인 컨트롤러의 전원 공급 장치에서 분리된 출력이 있다는 점에 유의해야 합니다. 사실, RS-485 변환기 및 기타 요소가 관련된 바이어스를 수행하기 위한 다른 옵션이 있지만 바이어스를 제공하는 노드가 때때로 꺼지거나 궁극적으로 네트워크에서 완전히 제거된다는 사실을 여전히 고려해야 합니다. . 바이어스가 존재하면 회로 A의 완전한 유휴 전위는 회로 B에 대해 양수로 간주됩니다. 이는 와이어 표시를 사용하지 않고 새 장비를 케이블에 연결할 때 가이드 역할을 합니다.
잘못된 배선 및 왜곡
위에 표시된 권장 사항을 구현하면 RS-485 프로토콜을 기본으로 사용할 때 네트워크의 다른 지점으로 전기 신호를 올바르게 전송할 수 있습니다. 요구 사항 중 하나 이상이 충족되지 않으면 신호 왜곡이 발생합니다. 정보 교환 속도가 1Mbps보다 높을 때 가장 눈에 띄는 왜곡이 나타납니다. 사실, 낮은 속도에서도 이러한 팁을 무시하지 않는 것이 좋습니다. 이 규칙은 네트워크가 정상적으로 작동하는 동안에도 적용됩니다.
프로그래밍하는 방법?
RS-485 분배기가 사용하는 장치 및 제공된 인터페이스가 있는 기타 장치와 함께 작동하는 다양한 응용 프로그램을 프로그래밍할 때 몇 가지 중요한 사항을 고려해야 합니다.
소포 배송이 시작되기 전에 송신기를 활성화해야 합니다. 일부 출처에 따르면 활성화 직후에 발급이 수행될 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 그럼에도 불구하고 일부 전문가는 한 프레임의 방송 속도와 동일한 시간으로 먼저 일시 중지할 것을 권장합니다. 동시에 올바른 수신 프로그램은 과도 프로세스의 오류를 완전히 식별할 수 있으며 정규화 절차를 수행하고 다음 데이터 수신을 준비할 수 있습니다.
마지막 데이터 바이트가 발행되면 RS-485 장치를 분리하기 전에 일시 중지해야 합니다. 이것은 어떤 의미에서 직렬 포트 컨트롤러에 동시에 두 개의 레지스터가 있다는 사실 때문입니다. 첫 번째는 병렬 입력이며 정보를 수신하도록 설계되었습니다. 두 번째는 시프트 출력으로 간주되며 직렬 출력 목적으로 사용됩니다.
컨트롤러가 데이터를 전송할 때 입력 레지스터가 비어 있을 때 모든 인터럽트가 생성됩니다. 이것은 정보가 이미 시프트 레지스터에 제공되었지만 아직 발행되지 않은 경우에 발생합니다. 이는 방송 종료 후 송신기를 끄기 전에 일정한 일시 정지를 유지해야 하는 이유이기도 하다. 프레임 시간보다 약 0.5비트 길어야 합니다. 보다 정확한 계산을 수행할 때 사용하는 직렬 포트 컨트롤러의 기술 문서를 더 자세히 연구하는 것이 좋습니다.
RS-485 송신기, 수신기 및 변환기가 공통 라인에 연결될 수 있습니다. 따라서 자체 수신기도 자체 송신기에서 수행한 전송을 감지하기 시작합니다. 회선에 대한 임의 액세스가 특징인 시스템에서 이 기능을 사용하여 두 송신기 간에 충돌이 없는지 확인하는 경우가 종종 있습니다.
버스 형식 구성
제시된 인터페이스에는 모든 장비가 한 쌍의 전선을 사용하여 연결된 경우 "버스" 형식으로 장치를 결합할 수 있는 기능이 있습니다. 이것은 통신 라인이 두 끝의 라인 종단 저항과 일치해야 함을 제공합니다. 이를 보장하려면 저항이 620옴인 저항을 설치해야 합니다. 그들은 항상 라인에 연결된 첫 번째 및 마지막 장치에 장착됩니다.
일반적으로 최신 장치에는 매칭 저항이 내장되어 있습니다. 필요한 경우 장치 보드에 특수 점퍼를 설치하여 라인에 연결할 수 있습니다. 점퍼의 배송 상태가 먼저 설정되어 있으므로 첫 번째와 마지막을 제외한 모든 장치에서 점퍼를 제거해야 합니다. 또한 별도의 출력을 위한 모델 S2000-PI 리피터 컨버터에서 일치 저항은 스위치를 사용하여 활성화됩니다. 내장된 정합 저항이 특징인 S2000-KS 및 S2000-K 장치의 경우 연결하는 데 점퍼가 필요하지 않습니다. 긴 통신 회선을 제공하려면 완전 자동 전송 방향 스위치가 미리 장착된 특수 중계기-중계기를 사용하는 것이 좋습니다.
별 구성
RS-485 라인의 모든 탭은 불필요한 신호로 간주되어 과도한 신호 왜곡이 발생합니다. 그러나 실천의 관점에서 가지의 길이가 작은 경우에는 이것을 인정하는 것이 가능합니다. 이 경우 별도의 분기에 종단 저항을 설치할 필요가 없습니다.
원격 제어를 사용하여 제어가 제공되는 RS-485 시스템에서 저항과 장치가 동일한 라인에 연결되어 있지만 다른 소스에서 전원이 공급되는 경우 모든 장치의 0V 회로와 콘솔을 결합해야 합니다. 잠재력의 균등화를 달성하기 위해. 이 요구 사항이 충족되지 않으면 리모컨이 장치와 간헐적으로 통신할 수 있습니다. 여러 개의 트위스트 페어가 있는 전선을 사용할 때 필요한 경우 전위 균등화 회로에 완전 자유 페어를 사용할 수 있습니다. 또한 차폐가 접지되지 않은 경우 차폐 연선을 사용할 수 있습니다.
무엇을 고려해야합니까?
대부분의 경우 등전위 본딩 와이어에 흐르는 전류는 매우 작은 것으로 간주됩니다. 0V 장치 또는 전원 공급 장치 자체가 여러 로컬 접지 버스에 연결된 경우 서로 다른 0V 회로 간의 전위차가 여러 장치에 도달할 수 있습니다. 때때로 이 값은 약 수십 볼트이고 전위 등화 회로를 통해 흐르는 전류는 상당히 중요합니다. 이것은 종종 리모컨과 장치 사이의 연결이 불안정한 이유입니다. 결과적으로 그들은 실패할 수도 있습니다.
따라서 0V 회로를 접지할 가능성을 배제하거나 이 회로를 특정 지점에서 접지할 필요가 있습니다. 또한 경보 시스템에 사용되는 장비에 있는 보호 접지 회로와 0V 사이의 상호 연결 가능성을 고려해야 합니다. 상대적으로 가혹한 전자기 환경이 특징적인 사이트에서는 "차폐된 트위스트 페어" 케이블을 사용하여 이 네트워크에 연결할 수 있습니다. 이 상황에서 와이어의 커패시턴스가 더 높은 것으로 간주되기 때문에 더 작은 제한 범위가 있을 수 있음을 강조해야 합니다.
