Šiuolaikinėse technologijose keitimasis informacija tarp įvairių įrenginių tampa vis svarbesnis. Ir tam reikia perduoti duomenis tiek trumpais, tiek dideliais atstumais, kilometrais. Vienas iš šių duomenų perdavimo tipų yra ryšys tarp įrenginių per RS-485 sąsają.
Vienas iš labiausiai paplitusių įrenginių naudojimo duomenų mainams pavyzdžių yra. Elektros skaitikliai, sujungti į vieną tinklą, yra išsklaidyti spintelėse, kamerose skirstomieji įrenginiai ir net pastotes, esančias nemažu atstumu viena nuo kitos. Šiuo atveju sąsaja naudojama duomenims siųsti iš vieno ar kelių matavimo prietaisų.
Aktyviai diegiama sistema „vienas metras – vienas modemas“, kad duomenys būtų perduodami energijos pardavimo įmonių paslaugoms iš privačių namų ir smulkių įmonių apskaitos stotelių.
Kitas pavyzdys: duomenų gavimas iš mikroprocesorių relinės apsaugos gnybtų realiu laiku, taip pat centralizuota prieiga prie jų, siekiant atlikti pakeitimus. Kodėl terminalai per ryšio sąsają susiejami taip pat, o duomenys iš jos siunčiami į dispečeryje įdiegtą kompiuterį. Apsaugos išjungimo atveju operatyvinis personalas turi galimybę nedelsiant gauti informaciją apie veikimo vietą ir elektros grandinių pažeidimo pobūdį.
Tačiau sunkiausia komunikacijos sąsajomis išsprendžiama užduotis yra centralizuota sudėtingų gamybos procesų valdymo sistema – automatizuotos procesų valdymo sistemos. Pramonės įmonės operatorius ant savo stalo turi kompiuterį, kurio ekrane mato esamą proceso būklę: temperatūras, našumą, įjungiamus ir išjungiamus agregatus, jų darbo režimą. Ir visa tai ji turi galimybę valdyti lengvu pelės paspaudimu.
Kita vertus, kompiuteris bendrauja su valdikliais – įrenginiais, kurie paverčia komandas iš jutiklių į mašinai suprantamą kalbą ir atvirkštine transformacija: iš mašinos kalbos į valdymo komandas. Ryšys su valdikliu, taip pat tarp skirtingų valdiklių, vyksta per ryšio sąsajas.
RS-232 sąsaja yra mažasis RS 485 brolis.Neįmanoma bent trumpai nepaminėti RS-232 sąsajos, kuri dar vadinama nuoseklia. Kai kuriuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose yra atitinkamo prievado jungtis, o kai kuriuose skaitmeniniuose įrenginiuose (tie patys relės apsaugos gnybtai) yra išėjimai, skirti ryšiui naudojant RS-232.
Norėdami keistis informacija, turite mokėti ją perduoti ir priimti. Tam turime siųstuvą ir imtuvą. Jų yra kiekviename įrenginyje. Be to, vieno įrenginio siųstuvo (TX) išėjimas yra prijungtas prie kito įrenginio (RX) imtuvo įvesties. Ir atitinkamai signalas juda priešinga kryptimi išilgai kito laidininko tokiu pačiu būdu.
Tai suteikia pusiau dvipusio ryšio režimą, ty imtuvas ir siųstuvas gali veikti vienu metu. Duomenys RS-232 kabeliu vienu metu gali judėti viena kryptimi ir kita.
Šios sąsajos trūkumas yra mažas atsparumas triukšmui. Taip yra dėl to, kad jungiamojo kabelio signalas tiek priėmimui, tiek perdavimui yra suformuotas bendro laido - žemės atžvilgiu. Bet kokie trukdžiai, esantys net ekranuotame kabelyje, gali sukelti ryšio sutrikimą, atskirų informacijos bitų praradimą. Ir tai nepriimtina valdant sudėtingus ir brangius mechanizmus, kai bet kokia klaida yra nelaimingas atsitikimas, o ryšio praradimas yra ilgas prastovos laikas.
Todėl jis daugiausia naudojamas nedideliems laikiniems nešiojamojo kompiuterio prijungimams prie skaitmeninio įrenginio, pavyzdžiui, norint nustatyti pradinę konfigūraciją arba ištaisyti klaidas.
RS-485 sąsajos organizavimas.Pagrindinis skirtumas tarp RS-458 ir RS-232 yra tas, kad visi imtuvai ir siųstuvai veikia viena laidų pora, kuri yra ryšio linija. Įžeminimo laidas šiuo atveju nenaudojamas, o signalas linijoje formuojamas diferencialiniu metodu. Jis perduodamas vienu metu dviem laidais („A“ ir „B“) atvirkštine forma.
Jei siųstuvo išėjimas yra loginis „0“, tai laidininkui „A“ suteikiamas nulinis potencialas. Ant laidininko "B" susidaro signalas "ne 0", tai yra "1". Jei siųstuvas transliuoja „1“, yra atvirkščiai.
Dėl to mes gauname signalo įtampos pasikeitimą tarp dviejų laidų, kurie yra vytos poros. Bet koks imtuvas, patekęs į kabelį, vienodai keičia įtampą žemės atžvilgiu abiejuose poros laiduose. Tačiau naudingo signalo įtampa susidaro tarp laidų, todėl visiškai nenukenčia nuo jų potencialų.
Visi įrenginiai, sujungti RS-485 sąsaja, turi tik du gnybtus: „A“ ir „B“. Norint prisijungti prie bendro tinklo, šie gnybtai sujungiami lygiagrečia grandine. Norėdami tai padaryti, iš vieno įrenginio į kitą nutiesiama kabelių grandinė.
Tokiu atveju tampa būtina racionalizuoti duomenų mainus tarp įrenginių, nustatant perdavimo ir priėmimo tvarką, taip pat siunčiamų duomenų formatą. Tam naudojama speciali instrukcija, vadinama protokolu.
Duomenų mainams per RS-485 sąsają yra daug protokolų, dažniausiai naudojamas Modbas. Trumpai panagrinėkime, kaip veikia paprasčiausias protokolas, kokias dar problemas reikia išspręsti jo pagalba.
Pavyzdžiui, apsvarstykite tinklą, kuriame vienas įrenginys renka duomenis iš kelių duomenų šaltinių. Tai gali būti modemas ir elektros skaitiklių grupė. Norint sužinoti, iš kurio skaitiklio bus gaunami duomenys, kiekvienam siųstuvui-imtuvui priskiriamas unikalus tam tinklui numeris. Numeris taip pat priskiriamas modemo siųstuvui-imtuvui.
Kai ateina laikas rinkti duomenis apie energijos suvartojimą, modemas sugeneruoja užklausą. Pirmiausia perduodamas startinis impulsas, pagal kurį visi įrenginiai supranta, kad dabar ateina kodinis žodis – siuntinys iš nulių ir vienetų sekos. Jame pirmieji bitai atitiks abonento numerį tinkle, likusieji bus duomenys, pavyzdžiui, komanda perduoti reikiamą informaciją.
Visi įrenginiai gauna pranešimą ir palygina skambinančio abonento numerį su savo. Jei jie sutampa, komanda, perduota kaip užklausos dalis, yra vykdoma. Jei ne, įrenginys nepaiso jo teksto ir nieko nedaro.
Šiuo atveju daugelyje protokolų siunčiamas patvirtinimas, kad komanda priimta vykdyti arba baigta. Jei atsakymo nėra, siunčiantis įrenginys gali pakartoti užklausą tam tikrą skaičių kartų. Jei reakcija neįvyksta, generuojama klaidos informacija, susijusi su ryšio kanalo gedimu su tyliuoju abonentu.
Atsakymo gali ir nebūti, ne tik gedimo atveju. Jei ryšio kanale, kuris vis tiek prasiskverbia į jį, yra stiprūs trukdžiai, komandos gali nepasiekti tikslo. Jie taip pat yra iškraipyti ir netinkamai atpažįstami.
Netinkamas komandos vykdymas negali būti leidžiamas, todėl į siuntinio duomenis įvedama sąmoningai perteklinė informacija - kontrolinė suma. Jis apskaičiuojamas pagal tam tikrą įstatymą, nurodytą protokole, perduodančiojoje pusėje. Registratorė skaičiuoja čekio suma tuo pačiu principu ir lyginamas su perduotu. Jei jie sutampa, priėmimas laikomas sėkmingu ir komanda vykdoma. Jei ne, įrenginys siunčia klaidos pranešimą siunčiančiajai pusei.
Įrenginiams su RS-485 sąsaja prijungti naudojami vytos poros kabeliai. Nors duomenų perdavimui užtenka vienos poros laidų, dažniausiai naudojami kabeliai su bent dviem, kad būtų nutiestas rezervas.
Siekiant geriau apsaugoti nuo trukdžių, kabeliai yra ekranuoti, ekranai sujungti vienas su kitu išilgai visos linijos. Tam, be išvadų „A“ ir „B“, ant derinamų įrenginių yra „COM“ terminalas. Linija įžeminama tik viename taške, dažniausiai valdiklio, modemo ar kompiuterio vietoje. Draudžiama tai daryti dviejuose taškuose, kad būtų išvengta pikapų, kurie neišvengiamai eis palei ekraną dėl potencialų skirtumo žemės taškuose.
Kabeliai jungiami tik nuosekliai vienas su kitu, atšakų padaryti neįmanoma. Kad linija atitiktų, jo gale yra prijungtas 120 omų varžos rezistorius (tai būdinga kabelio varža).
Apskritai sąsajos kabelių linijų įrengimas yra paprasta užduotis. Kur kas sunkiau bus sumontuoti įrangą, tam reikės specialių žinių turinčių žmonių.
Norėdami geriau suprasti RS-485 sąsajos veikimą, siūlome žiūrėti šį vaizdo įrašą:
RS-485 yra standartas, kurį pirmą kartą priėmė Elektronikos pramonės asociacija. Iki šiol šiame standarte atsižvelgiama į įvairių imtuvų ir siųstuvų, naudojamų įvairiose subalansuotose skaitmeninėse sistemose, elektrines charakteristikas.
Tarp specialistų RS-485 yra gana populiari sąsaja, kuri aktyviai naudojama įvairiose pramoninių procesų valdymo sistemose, norint sujungti kelis valdiklius, taip pat daugybę kitų įrenginių tarpusavyje. Pagrindinis skirtumas tarp šios sąsajos ir vienodai paplitusio RS-232 yra tas, kad joje vienu metu galima derinti kelių tipų įrangą.
RS-485 pagalba greitai keičiasi informacija tarp kelių įrenginių per vieną dviejų laidų linija ryšys pusiau dvipusiu režimu. Jis plačiai naudojamas šiuolaikinėje pramonėje formuojant procesų valdymo sistemas.
Šio standarto pagalba informacija perduodama iki 10 Mbps greičiu, o maksimalus galimas diapazonas tiesiogiai priklausys nuo duomenų perdavimo greičio. Taigi, siekiant užtikrinti maksimalų greitį, duomenys gali būti perduodami ne toliau kaip 120 metrų, o 100 kbps greičiu informacija transliuojama daugiau nei 1200 metrų.
Įrenginių, kuriuos gali sujungti RS-485 sąsaja, skaičius tiesiogiai priklausys nuo to, kokie siųstuvai-imtuvai bus naudojami įrenginyje. Kiekvienas siųstuvas skirtas vienu metu valdyti 32 standartinius imtuvus, tačiau reikia suprasti, kad yra imtuvų, kurių įėjimo varža yra 50%, 25% ar net mažesnė nei standartinė, o jei tokia įranga bus naudojama, bendras įrenginių skaičius bus atitinkamai padidinti.
RS-485 kabelis nestandartizuoja jokio konkretaus informacijos rėmelių formato ar apsikeitimo protokolo. Daugeliu atvejų naudojami lygiai tie patys kadrai, kuriuos naudoja RS-232, tai yra duomenų bitai, sustabdymo ir pradžios bitai ir, jei reikia, pariteto bitai.
Keitimosi protokolų veikimas daugumoje šiuolaikinių sistemų vykdomas pagal „pagrindinio vergo“ principą, tai yra, kai kurie tinklo įrenginiai yra pagrindinis ir imasi iniciatyvos siųsti užklausas tarp visų pagalbinių įrenginių, kurie skiriasi loginiais adresais. Populiariausias protokolas šiandien yra Modbus RTU.
Verta paminėti, kad RS-485 kabelis taip pat neturi specifinio tipo jungčių ar išlitavimo, tai yra, gali būti gnybtų jungtys, DB9 ir kt.
Dažniausiai ši sąsaja naudojama vietinis tinklas, kuris vienu metu sujungia kelis siųstuvus-imtuvus.
Jungiant RS-485 reikia teisingai sujungti signalų grandines, dažniausiai vadinamas A ir B. Šiuo atveju poliškumo pasikeitimas nėra toks baisus, tiesiog prijungti įrenginiai neveiks.
Naudodami RS-485 sąsają, turėtumėte atsižvelgti į keletą jos veikimo ypatybių:
Naudojant baigiamuosius rezistorius, standartinis arba USB RS-485 užtikrina visišką atviro kabelio galo suderinimą su sekančia linija, visiškai pašalinant signalo atspindžio galimybę.
Vardinė rezistorių varža atitinka kabelio banginę varžą, o vytos poros kabeliams dažniausiai yra apie 100-120 omų. Pavyzdžiui, šiandien gana populiarus UTP-5 kabelis, kuris aktyviai naudojamas eterneto klojimo procese, turi būdingą 100 omų varžą. Kitoms kabelių parinktims gali būti naudojami kiti įvertinimai.
Rezistoriai, jei reikia, gali būti lituojami ant kabelių jungčių kontaktų jau galutiniuose įrenginiuose. Reti rezistoriai montuojami pačiame įrenginyje, dėl to rezistoriui prijungti reikia sumontuoti trumpiklius. Tokiu atveju, jei įrenginys išjungtas, linija visiškai nesutampa. O norint užtikrinti normalų likusios sistemos veikimą, reikia prijungti atitinkamą kištuką.
RS-485 prievadas naudoja subalansuotą duomenų perdavimo schemą, tai yra, signalo grandinių A ir B įtampos lygiai keisis priešfazėje.
Jutiklis turi užtikrinti 1,5 V signalo lygį esant pilnai apkrovai ir ne daugiau kaip 6 V, jei įrenginys veikia tuščiąja eiga. Įtampos lygis matuojamas skirtingai, kiekvienas signalo laidas kito atžvilgiu.
Ten, kur yra imtuvas, minimalus gaunamo signalo lygis bet kuriuo atveju turi būti ne mažesnis kaip 200 mV.
Jei signalo grandinėse nėra signalo, atsiranda nedidelis poslinkis, kuris apsaugo imtuvą nuo klaidingo veikimo atvejų.
Ekspertai rekomenduoja šiek tiek didesnį nei 200 mV poslinkį, nes ši vertė atitinka įvesties signalo neapibrėžties zoną pagal standartą. Šiuo atveju grandinė A traukiama į teigiamą šaltinio polių, o grandinė B - į bendrą.
Skaičiavimas atliekamas pagal reikiamą poslinkį ir maitinimo įtampą, pavyzdžiui, jei reikia gauti 250 mV poslinkį naudojant gnybtų rezistorius R T = 120 omų, kai šaltinio įtampa yra 12 V. kad šiuo atveju du rezistoriai yra sujungti lygiagrečiai vienas kitam ir visiškai neatsižvelgiant į imtuvo pusės apkrovą, poslinkio srovė yra 0,0042 A, o bendra poslinkio grandinės varža yra 2857 omai. R cm šiuo atveju bus maždaug 1400 omų, todėl reikia pasirinkti artimiausią vertę.
Kaip pavyzdys bus naudojamas 1,5 kΩ poslinkio rezistorius, taip pat išorinis 12 voltų rezistorius. Be to, mūsų sistemoje yra izoliuotas valdiklio maitinimo šaltinio išėjimas, kuris yra pagrindinė grandinės segmento grandis.
Žinoma, yra ir daugybė kitų šališkumo įgyvendinimo variantų, kuriuose naudojamas RS-485 keitiklis ir kiti elementai, tačiau bet kokiu atveju, įdėdami šališkumo grandines, turite atsižvelgti į tai, kad mazgas, kuris ją pateiks, periodiškai išsijungs arba net galiausiai gali būti visiškai pašalintas iš tinklo.
Jei yra poslinkis, grandinės A potencialas esant visiškai tuščiąja eiga yra teigiamas grandinės B atžvilgiu, o tai yra orientyras, jei naujas įrenginys prijungiamas prie kabelio be laidų ženklų.
Aukščiau pateiktų rekomendacijų įgyvendinimas leidžia pasiekti normalų elektros signalų perdavimą į įvairius tinklo taškus, jei naudojamas RS-485 protokolas. Jei bent vienas iš reikalavimų neįvykdomas, atsiranda signalo iškraipymas. Labiausiai pastebimi iškraipymai pradeda atsirasti, jei duomenų apsikeitimo greitis viršija 1 Mbit / s, tačiau iš tikrųjų net ir esant mažesniam greičiui, labai rekomenduojama nepaisyti šių rekomendacijų, net jei tinklas „jau veikia normaliai. “
Programuojant įvairias programas, kurios veikia su įrenginiais, naudojantys RS-485 skirstytuvą, ir kitus įrenginius su šia sąsaja, reikia atsižvelgti į keletą svarbių dalykų. Išvardinkime juos:
Ši sąsaja suteikia galimybę sujungti įrenginius „bus“ formatu, kai visi įrenginiai sujungiami naudojant vieną laidų porą. Šiuo atveju ryšio linija būtinai turi būti suderinta su abiejų galų rezistoriais.
Siekiant užtikrinti atitikimą, šiuo atveju montuojami rezistoriai, kurių atsparumas yra 620 omų. Jie visada įrengiami pirmame ir paskutiniame prie linijos prijungtame įrenginyje. Didžiojoje daugumoje šiuolaikiniai įrenginiai taip pat yra įmontuota baigiamoji varža, kurią esant reikalui galima prijungti prie linijos įrengiant specialų trumpiklį įrenginio plokštėje.
Kadangi trumpikliai iš pradžių sumontuoti pristatymo būsenoje, pirmiausia turite juos pašalinti atitinkamai iš visų įrenginių, išskyrus pirmąjį ir paskutinįjį, prijungtą prie linijos. S2000-PI modelio kartotuvo keitikliuose kiekvienam atskiram išėjimui galinė varža įjungiama naudojant jungiklį, o S2000-KS ir S2000-K įrenginiai pasižymi įmontuota galine varža, dėl kurios jo prijungimui nereikia trumpiklio.
Norint užtikrinti ilgesnę ryšio liniją, rekomenduojama naudoti specializuotus kartotuvus-retransliatorius su pilnai automatinis perjungimas perdavimo kryptis.
Bet kokie čiaupai RS-485 linijoje yra nepageidautini, nes tokiu atveju yra gana stiprus signalo iškraipymas, tačiau praktiniu požiūriu jie gali būti toleruojami, jei čiaupo ilgis yra mažas. Šiuo atveju baigiamųjų rezistorių montuoti atskirose šakose nereikia.
RS-485 paskirstymo sistemoje, valdomoje nuotolinio valdymo pulteliu, jei pastarasis ir įrenginiai yra prijungti prie tos pačios linijos, bet maitinami iš skirtingų šaltinių, reikės sujungti visų įrenginių 0 V grandines ir nuotolinio valdymo pultą. siekiant užtikrinti jų potencialo išlyginimą. Jei šio reikalavimo nesilaikoma, tokiu atveju nuotolinio valdymo pultas gali turėti nestabilų ryšį su įrenginiais. Jei reikia naudoti kabelį su keliomis susuktomis laidų poromis, tuomet potencialo išlyginimo grandinei prireikus galima naudoti visiškai laisvą porą. Be kita ko, taip pat galima naudoti ekranuotą vytos porą, jei nėra ekrano įžeminimo.
Daugumoje per potencialų išlyginimo laidą praeinanti srovė yra gana maža, tačiau, jei 0 V įrenginiai arba patys maitinimo šaltiniai yra prijungti prie kelių vietinių įžeminimo magistralių, potencialų skirtumas tarp skirtingų 0 V grandinių gali būti keli vienetai, o kai kuriais atvejais net keliasdešimt voltų, tuo tarpu potencialų išlyginimo grandine tekanti srovė gali būti gana reikšminga. Tai yra dažna priežastis, dėl kurios tarp nuotolinio valdymo pulto ir įrenginių yra nestabilus ryšys, dėl kurio jie gali net sugesti.
Dėl šios priežasties būtina atmesti galimybę įžeminti 0 V grandinę arba maksimaliai įžeminti šią grandinę tam tikrame taške. Taip pat reikia atsižvelgti į ryšį tarp 0 V ir apsauginės įžeminimo grandinės, esančios signalizacijos sistemoje naudojamoje įrangoje.
Įrenginiuose, kuriems būdinga gana sudėtinga elektromagnetinė aplinka, šį tinklą galima prijungti ekranuotu vytos poros kabeliu. Šiuo atveju gali būti trumpesnė atstumo riba, nes kabelio talpa yra didesnė.
Tinklo ryšys nukreipiamas 5 kategorijos vytos poros kabeliu. Valdikliai yra sujungti vienas su kitu pagal „bus“ topologiją, t.y. paeiliui vienas po kito.
Tinkamas tinklo veikimas (ypač naudojant ilgus kabelius) įmanomas tik tada, kai tarp visų siųstuvų-imtuvų yra tik viena linija ("bus topologija").
Į liniją gali būti įtraukta iki 32 įrenginių (standartiniam krovinio vienetui arba daugiau - ¼ apkrovai), esančių bet kur per visą jos ilgį. Prietaisai turi būti prijungti prie linijos labai trumpais (ne ilgesniais nei 30 cm) kabeliais, kad būtų išvengta Y padalijimo.
Tačiau praktiškai šis ilgis gali būti padidintas iki kelių metrų. Daugeliu atvejų sudėtingos konfigūracijos problemą galima išspręsti naudojant sąsajos kartotuvus.
Signalo perdavimo linijos turi būti bent 50 cm atstumu nuo maitinimo kabelių, ypač nuo apkrovos kabelių. Be to, jie neturėtų būti klojami vienoje pynėje su šiais kabeliais arba kabeliais, kuriais teka didelės srovės, nes. tai gali sukelti trikdžių ir klaidų.
Jėgos linijų sankirta turi būti 90 laipsnių kampu. Draudžiama sujungti vytas poras ir naudoti „suktus“. Kabeliams rekomenduojama naudoti laidus su nuo dviejų iki keturių vytų porų, kad:
RS485 standartas užtikrina įrenginių veikimą iki 1,2 km ilgio linijoje. Ši vertė yra didžiausia. Praktikoje rekomenduojama naudoti ne ilgesnes nei 500 m linijas.. Statant sistemas su ilgomis linijomis, ypatingai atsargiai reikia pasirinkti kabelį, kuris turi būti tinkamo skerspjūvio.
Jei siųstuvo išėjimo įtampa yra 2 V, naudojamas kabelis turi užtikrinti bent 0,2 V 120 omų gnybtuve, esančiame tolimiausiame linijos gale. Mažesni nei 22 AWG kabeliai nerekomenduojami.
Dėl nuotolinio valdymo pultas objektų ar jutiklių parametrų stebėjimas iš valdymo patalpos šiuo metu plačiai naudojamas asmeniniuose kompiuteriuose. Pramonėje šiems tikslams naudojama RS485 sąsaja, leidžianti per vytos poros prijungti iki 32 siųstuvų-imtuvų iki 1200 metrų atstumu iki 10 Mbps greičiu. Plačiau apie šią sąsają galite paskaityti Viskas būtų gerai, tačiau kompiuteriuose tokios sąsajos nėra. RS232 sąsają ir ją šiuolaikiniuose kompiuteriuose galima rasti gana retai. Tačiau USB prievadas yra beveik bet kuriame.
Autorius pateikia praktinę virtualaus adapterio schemą USB jungtis RS485. Taip pat RS485 nuoseklusis prievadas USART rasta PIC18F8720 ir daugelyje kitų mikrovaldiklių. 1 pav. Virtualaus USB prievado grožis yra tas programinė įranga kompiuteryje galite rašyti kaip RS232 prievadui. O tai reiškia, kad prievadą bus galima valdyti naudojant tokį valdiklį kaip MSComm. Šiame straipsnyje nenagrinėjama kompiuterio valdymo programa, todėl duomenis iš kompiuterio siųsime naudodami COMPump terminalą. Išsamus aprašymas darbas su šiuo terminalu buvo aptartas straipsnyje Virtualus USB / RS-232 prievadas, tvarkyklės diegimas taip pat buvo aptartas straipsnyje. Programinės įrangos požiūriu jis niekuo nesiskiria nuo USB / RS485, nors RS232 yra dvipusis siųstuvas-imtuvas, o RS485 yra pusiau dvipusis.
Taigi USB / RS485 tvarkyklė skiriasi nuo USB / RS232 pakeitus DD2 lustą fig1 straipsnyje ADM213EARS šio straipsnio SN75176 tipo D103 lustu. Šis lustas yra pilnas pusiau dvipusis RS485 siųstuvas-imtuvas, išvesties tvarkyklė skirta + -60mA srovei. Mikroschema turi įmontuotą 150g.S lygio apsaugos nuo perkaitimo įtaisą. Minimali įėjimo varža 12k, įėjimo jautrumas 200mV. ir įėjimo histerezė 50mV. Imtuvo ir siųstuvo veikimo algoritmas pateiktas 1.2 lentelėse. Virtualios tvarkyklės lustas D101, (FT232BM) leidžia prijungti SN75176 lustą nekeičiant programinės įrangos sąsajos ir dirbti su RS485 prievadu pusiau dvipusio ryšio režimu. Vienintelis niuansas, į kurį reikėtų atsižvelgti kuriant programą kompiuteryje, yra tai, kad per sąsają perduodant baitą, imtuve gausite perduotą baitą, vadinamąjį aidą. RS485 sąsaja skirta prijungti siųstuvus-imtuvus naudojant vytos poros atstumą iki 1200 metrų, tačiau esant stipriam trikdžiui, laidas turi būti dedamas į ekraną.
1 lentelė. siųstuvas
| D | DE | A | B |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| Z | 0 | Z | Z |
2 lentelė. imtuvas
| A-B | Inv.RE | R |
| Vid>=0,2v | 0 | 1 |
-0,2v | 0
|
?
|
|
| Vid<=-0,2в | 0 | 0 |
| X | 1 | Z |
| Atviras | 0 | ? |
1 pav
Vietoj valdymo įrenginio taip pat būtina įdiegti D3 siųstuvo-imtuvo lustą (SN75176). Kadangi mikrovaldiklio tvarkyklę rašome patys, todėl nuo priėmimo prie perdavimo pereiname naudodami PORTJ4 prievado 39 kaištį. 1 paveikslo diagramoje D2 lustas veikia kaip 10 bitų analoginis-skaitmeninis keitiklis. HEX formatu pateikta programa parodyta 3 lentelėje.
Jo darbo algoritmas yra toks. Programuoti kas 21 µs. nuskaito duomenis iš ADC įvesties ir įrašo į vidinį buferį, kurį sudaro 79 baitai. Po maždaug 1,7 ms. Buferis visiškai užpildomas ir procesas kartojamas. Norint nuskaityti šį buferį iš kompiuterio, būtina išsiųsti šio įrenginio adresą. Mūsų atveju tai yra 0x0A. Gavęs adresą, mikrovaldiklis į kompiuterį išsiųs 79 baitus. Adresas yra būtinas, jei prie RS485 linijos bus prijungtas daugiau nei vienas valdymo objektas.
Visas įrenginys buvo pagamintas ant duonos lentos, išskyrus mikrovaldiklį. Tam reikia pagaminti spausdintinę plokštę, kad būtų galima prie jos prilituoti laidus. Kadangi šis mikrovaldiklis turi TQFP80 paketą, kurio dydis yra 12x12 mm ir turi 80 kontaktų. 2 paveiksle parodyta spausdintinė plokštė pagaminta iš vienpusio 0,5 mm storio ir 35x35 mm dydžio stiklo pluošto. Pageidautina šią mikroschemą lituoti su oro litavimo stotimi.
RS-485 standartą pirmą kartą priėmė Elektronikos pramonės asociacija. Šiandien jis apžvelgia įvairių imtuvų ir siųstuvų, naudojamų subalansuotose skaitmeninėse sistemose, elektrines charakteristikas.
Kas yra šis standartas?
RS-485 yra gerai žinomos sąsajos, kuri aktyviai naudojama visų rūšių pramoninių procesų valdymo sistemose, siekiant sujungti tam tikrus valdiklius ir daugelį kitų įrenginių, pavadinimas. Pagrindinis skirtumas tarp šios sąsajos ir RS-232 yra tas, kad ji apima kelių tipų įrangos derinimą vienu metu. Naudojant RS-485, didelės spartos ryšys tarp kelių įrenginių garantuojamas naudojant vieną dviejų laidų ryšio liniją pusiau dvipusio režimo režimu. Šiuolaikinėje pramonėje ji dalyvauja kuriant procesų valdymo sistemas.
Diapazonas ir greitis
Pateikto standarto pagalba galima pasiekti informacijos perdavimą iki 10 Mbps greičiu. Reikėtų pažymėti, kad šiuo atveju didžiausias galimas diapazonas tiesiogiai priklauso nuo duomenų perdavimo greičio. Pažymėtina, kad norint užtikrinti maksimalų greitį, informacija gali būti perduodama ne toliau kaip 120 metrų. Tuo pačiu metu 100 kbps greičiu duomenys transliuojami daugiau nei 1200 metrų.
Prijungtų įrenginių skaičius
Įrenginių, kuriuos gali sujungti RS-485 sąsaja, skaičius tiesiogiai priklauso nuo to, kurie siųstuvai-imtuvai juose yra įtraukti. Kiekvienas siųstuvas suteikia specifinį 32 standartinių imtuvų valdymą. Tiesa, turėtumėte žinoti, kad yra imtuvų, kurių įėjimo varža skiriasi nuo standartinės 50%, 25% ar mažiau. Jei naudojate šią įrangą, atitinkamai padidės bendras įrenginių skaičius.
Jungtys ir protokolai
RS-485 kabelis negali standartizuoti jokio konkretaus informacijos rėmelio formato ar ryšio protokolo. Paprastai vertimui naudojami panašūs rėmeliai, kuriuos naudoja RS-232. Kitaip tariant, duomenų bitai, sustabdymo ir pradžios bitai ir pariteto bitai, jei reikia. Kalbant apie mainų protokolų veikimą, daugumoje šiuolaikinių sistemų jis atliekamas pagal „pagrindinio-vergo“ principą. Tai reiškia, kad tam tikras tinklo įrenginys veikia kaip pagrindinis ir keitimosi užklausomis tarp pagalbinių įrenginių, kurie skiriasi vienas nuo kito loginiais adresais, iniciatorius. Šiuo metu labiausiai žinomas protokolas yra Modbus RTU. Reikėtų pažymėti, kad RS-485 kabelis neturi konkretaus tipo jungties ar kontaktų. Kitaip tariant, yra terminalų jungtys, DB9 ir kt.
Ryšys
Dažnai naudojant pateiktą sąsają susiduriama su vietiniu tinklu, kuris vienu metu sujungia kelių tipų siųstuvus-imtuvus. Atliekant RS-485 ryšį, būtina teisingai sujungti signalų grandines tarpusavyje. Paprastai jie vadinami A ir B. Taigi dėl poliškumo pakeitimo nėra ko jaudintis, tiesiog nustoja veikti prijungti įrenginiai.
Naudojant RS-485 sąsają, būtina atsižvelgti į tam tikras jos veikimo ypatybes. Taigi, rekomendacijos yra tokios:
1. Optimali terpė transliuoti signalą yra vytos poros kabelis.
2. Laido galai turi būti prislopinti specializuotų gnybtų rezistorių pagalba.
3. Tinklas, kuriame naudojamas standartinis arba USB RS-485, turi būti klojamas be atšakų magistralės topologijoje.
4. Prietaisai prie kabelio turi būti jungiami kuo trumpesnio ilgio kabeliais.
Koordinacija
Naudodamas baigiamuosius rezistorius, standartinis arba USB RS-485 garantuoja visišką atviro laido galo suderinimą su sekančia linija. Tai visiškai pašalina signalo atspindžio galimybę. Vardinė rezistorių varža, susijusi su būdinga vytos poros kabelio ir laidų varža, paprastai yra apie 100–120 omų. Pavyzdžiui, šiuo metu žinomo UTP-5 kabelio, kuris dažnai naudojamas Ethernet diegimo procese, būdinga varža yra 100 omų.
Kalbant apie kitas kabelių parinktis, gali būti taikomas kitoks įvertinimas. Jei reikia, rezistorius galima lituoti ant kabelių jungties kaiščių galiniuose įrenginiuose. Retai rezistoriai montuojami pačioje įrangoje, dėl to rezistoriui prijungti turi būti sumontuoti trumpikliai. Tokiu atveju, kai prijungtas įrenginys, linija nesutampa. Norėdami užtikrinti normalų likusios sistemos veikimą, turėsite prijungti atitinkamą kištuką.
Signalo lygiai
RS-485 prievadas priima subalansuotą duomenų perdavimo schemą. Kitaip tariant, įtampos lygiai signalų grandinėse A ir B kinta priešfazėje. Jutiklio pagalba suteikiamas 1,5 V signalo lygis, atsižvelgiant į maksimalią apkrovą. Be to, kai prietaisas veikia tuščiąja eiga, tiekiama ne daugiau kaip 6 V. Įtampos lygis matuojamas skirtingai. Imtuvo vietoje minimalus priimamo signalo lygis turi būti ne mažesnis kaip 200 mV.
Šališkumas
Kai signalo grandinėse nepastebima jokio signalo, taikomas nedidelis poslinkis. Ji užtikrina imtuvo apsaugą klaidingo aliarmo atveju. Specialistai pataria kompensuoti kiek daugiau nei 200 mV, nes pagal standartą ši reikšmė laikoma atitinkančia įvesties signalo neapibrėžties zoną. Esant tokiai situacijai, grandinė A artėja prie teigiamo šaltinio poliaus, o grandinė B ištraukiama iki bendrojo.
Pavyzdys
Remiantis reikiamu šališkumu ir maitinimo įtampa, apskaičiuojamos rezistorių vertės. Pavyzdžiui, jei norite gauti 250 mV nuokrypį su baigiamaisiais rezistoriais, RT = 120 omų. Pažymėtina, kad šaltinio įtampa yra 12 V. Atsižvelgiant į tai, kad šiuo atveju du rezistoriai yra sujungti lygiagrečiai vienas kitam ir neatsižvelgiama į imtuvo apkrovą, poslinkio srovė siekia 0,0042. Tuo pačiu metu bendra poslinkio grandinės varža yra 2857 omai. Rcm šiuo atveju bus apie 1400 omų. Taigi, jums reikės pasirinkti artimiausią nominalą. Pavyzdys bus 1,5 kΩ rezistorius. Tai būtina poslinkiui. Be to, naudojamas išorinis 12 voltų rezistorius.
Taip pat reikėtų pažymėti, kad sistema turi izoliuotą valdiklio maitinimo šaltinio išėjimą, kuris yra pagrindinė grandis savo grandinės segmente. Tiesa, yra ir kitų poslinkio atlikimo galimybių, kai naudojamas RS-485 keitiklis ir kiti elementai, tačiau vis tiek reikia atsižvelgti į tai, kad poslinkį teikiantis mazgas kartais išsijungs arba galiausiai bus visiškai pašalintas iš tinklo. . Kai yra poslinkis, manoma, kad grandinės A potencialas visiškai tuščiąja eiga yra teigiamas grandinės B atžvilgiu. Tai veikia kaip orientyras, kai prie kabelio prijungiama nauja įranga, nenaudojant laidų ženklų.
Netinkamas laidų sujungimas ir iškraipymas
Aukščiau nurodytų rekomendacijų įgyvendinimas leidžia pasiekti teisingą elektros signalų perdavimą į skirtingus tinklo taškus, kai naudojamas RS-485 protokolas. Jei nesilaikoma bent vieno iš reikalavimų, atsiranda signalo iškraipymas. Labiausiai pastebimi iškraipymai atsiranda, kai informacijos apsikeitimo greitis viršija 1 Mbps. Tiesa, net ir važiuojant mažesniu greičiu nerekomenduojama nepaisyti šių patarimų. Ši taisyklė galioja ir įprasto tinklo veikimo metu.
Kaip programuoti?
Programuojant įvairias programas, veikiančias su įrenginiais naudojant RS-485 skirstytuvą ir kitus įrenginius su pateikta sąsaja, reikia atsižvelgti į keletą svarbių dalykų.
Prieš pradedant siuntos pristatymą, būtina suaktyvinti siųstuvą. Verta paminėti, kad, remiantis kai kuriais šaltiniais, išdavimas gali būti atliktas iškart po aktyvinimo. Nepaisant to, kai kurie ekspertai pataria pirmiausia padaryti pauzę, kuri yra lygi vieno kadro transliacijos greičiui. Tokiu atveju tinkama priėmimo programa gali turėti laiko iki galo nustatyti pereinamojo proceso klaidas, kuri gali atlikti normalizavimo procedūrą ir pasiruošti kitam duomenų priėmimui.
Kai bus išduotas paskutinis duomenų baitas, prieš išjungdami RS-485 įrenginį taip pat turite pristabdyti. Tam tikra prasme taip yra dėl to, kad nuosekliojo prievado valdiklis dažnai turi du registrus vienu metu. Pirmasis yra lygiagretusis įėjimas, jis skirtas informacijai priimti. Antrasis laikomas pamaininiu išėjimu, jis naudojamas nuosekliam išėjimui.
Valdikliui perduodant duomenis, bet kokie pertraukimai generuojami, kai įvesties registras yra tuščias. Taip atsitinka, kai informacija jau buvo pateikta pamainų registrui, bet dar nebuvo išduota. Tai taip pat yra priežastis, dėl kurios pasibaigus transliacijai, prieš išjungiant siųstuvą, būtina išlaikyti tam tikrą pauzę. Laike jis turėtų būti maždaug 0,5 bito ilgesnis už kadrą. Atliekant tikslesnius skaičiavimus, patartina išsamiau išstudijuoti naudojamo nuosekliojo prievado valdiklio techninę dokumentaciją.
Gali būti, kad siųstuvas, imtuvas ir RS-485 keitiklis yra prijungti prie bendros linijos. Taigi, nuosavas imtuvas taip pat pradės suvokti savo siųstuvo atliekamą perdavimą. Dažnai atsitinka taip, kad sistemose, kurioms būdinga atsitiktinė prieiga prie linijos, ši funkcija naudojama tikrinant, ar nėra susidūrimo tarp dviejų siųstuvų.
Magistralės formato konfigūracija
Pateiktoje sąsajoje yra galimybė sujungti įrenginius „bus“ formatu, kai visa įranga prijungiama naudojant vieną laidų porą. Tai numato, kad ryšio linija būtinai turi būti suderinta su abiejų galų rezistoriais. Norėdami tai užtikrinti, būtina sumontuoti rezistorius, kurių atsparumas yra 620 omų. Jie visada montuojami ant pirmo ir paskutinio įrenginio, prijungto prie linijos.
Paprastai šiuolaikiniuose įrenginiuose yra įmontuota nutraukimo varža. Jei reikia, jį galima prijungti prie linijos įrengiant specialų trumpiklį įrenginio plokštėje. Verta paminėti, kad džemperiai pirmiausia montuojami pristatymo būsenoje, todėl juos reikia pašalinti iš visų įrenginių, išskyrus pirmąjį ir paskutinį. Taip pat reikėtų pažymėti, kad S2000-PI modelio kartotuvo keitikliuose, skirtuose atskiram išėjimui, suderinimo varža įjungiama naudojant jungiklį. Kalbant apie S2000-KS ir S2000-K įrenginius, kuriems būdinga įmontuota galinė varža, jo prijungimui nereikia trumpiklio. Norint užtikrinti ilgą ryšį, pageidautina naudoti specializuotus kartotuvus-retransliatorius, kurie iš anksto aprūpinti visiškai automatiniu transmisijos krypties perjungimu.
Žvaigždės konfigūracija
Visos RS-485 linijos atšakos laikomos nepageidaujamomis, nes tai sukeltų pernelyg didelį signalo iškraipymą. Nors, kalbant apie praktiką, tai galima leisti, kai yra mažas šakos ilgis. Tam nereikia montuoti baigiamųjų rezistorių atskirose šakose.
RS-485 sistemoje, kur valdymas vykdomas naudojant pultą, kai rezistoriai ir įrenginiai jungiami į tą pačią liniją, bet maitinami iš skirtingų šaltinių, būtina sujungti visų įrenginių ir konsolės 0 V grandines, kad būtų pasiekti savo potencialo išlyginimą. Kai šio reikalavimo nesilaikoma, nuotolinio valdymo pultas gali palaikyti ryšį su įrenginiais. Naudojant laidą su keliomis vytos poromis, prireikus potencialo išlyginimo grandinei galima naudoti visiškai laisvą porą. Be to, jei nėra ekrano įžeminimo, galima naudoti ekranuotą vytos poros kabelį.
Į ką reikėtų atsižvelgti?
Daugeliu atvejų potencialo išlyginimo laidu tekanti srovė laikoma gana maža. Jei 0 V įrenginiai arba patys maitinimo šaltiniai yra prijungti prie kelių vietinių įžeminimo magistralių, tai potencialų skirtumas tarp skirtingų 0 V grandinių gali siekti kelis vienetus. Kartais ši vertė yra dešimtys voltų, o srovė, tekanti per potencialo išlyginimo grandinę, yra gana reikšminga. Dažnai tai yra priežastis, dėl kurios tarp nuotolinio valdymo pulto ir įrenginių yra nestabilus ryšys. Dėl to jie netgi gali žlugti.
Taigi būtina atmesti galimybę įžeminti 0 V grandinę arba įžeminti šią grandinę tam tikrame taške. Be to, reikia atsižvelgti į ryšį tarp 0 V ir apsauginės įžeminimo grandinės, kuri yra signalizacijos sistemoje naudojamoje įrangoje. Pažymėtina, kad objektuose, kur būdinga gana sudėtinga elektromagnetinė aplinka, prie šio tinklo galima prisijungti naudojant ekranuotą vytos poros kabelį. Belieka pabrėžti, kad šioje situacijoje gali būti mažesnis ribinis diapazonas, nes laikoma, kad laido talpa yra didesnė.
