În tehnologia modernă, schimbul de informații între diverse dispozitive devine din ce în ce mai important. Iar pentru aceasta se cere transmiterea datelor atât pe distanțe scurte, cât și pe cele semnificative, de ordinul kilometrilor. Unul dintre aceste tipuri de transmisie de date este comunicarea între dispozitive prin interfața RS-485.
Unul dintre cele mai comune exemple de utilizare a dispozitivelor pentru schimbul de date este. Contoarele de energie electrică, unite într-o singură rețea, sunt dispersate printre dulapuri, celule aparate de comutareşi chiar substaţii situate la o distanţă considerabilă unele de altele. În acest caz, interfața este utilizată pentru a trimite date de la unul sau mai multe dispozitive de măsurare.
Sistemul „un metru – un modem” este implementat activ pentru a transfera date către serviciile companiilor de vânzări de energie din centrele de contorizare ale caselor private, întreprinderilor mici.
Un alt exemplu: primirea datelor de la terminalele de protecție releu microprocesor în timp real, precum și accesul centralizat la acestea în scopul efectuării modificărilor. Pentru aceasta, terminalele sunt legate prin interfața de comunicare în același mod, iar datele de la aceasta ajung la computerul instalat de dispecer. În cazul acționării unei protecții, personalul operator are posibilitatea de a primi imediat informații despre locul acțiunii și natura deteriorării circuitelor de putere.
Dar cea mai dificilă sarcină rezolvată de interfețele de comunicație este sistemele de control centralizat al proceselor complexe de producție - APCS. Operatorul unei instalații industriale are pe birou un computer, pe afișajul căruia vede starea curentă a procesului: temperaturi, productivitate, unități pornite și oprite, modul lor de funcționare. Și are capacitatea de a gestiona toate acestea cu un ușor clic al mouse-ului.
Computerul, pe de altă parte, face schimb de date cu controlere - dispozitive care convertesc comenzile de la senzori într-un limbaj pe care mașina îl poate înțelege și transformarea inversă: din limba mașinii în comenzi de control. Comunicarea cu controlerul, precum și între diferite controlere, se realizează prin interfețe de comunicare.
Interfața RS-232 este fratele mai mic al RS 485.Nu se poate menționa cel puțin pe scurt interfața RS-232, care se mai numește și serială. Unele laptop-uri au un conector pentru portul corespunzător, iar unele dispozitive digitale (aceleași terminale de protecție a releului) sunt echipate cu ieșiri pentru comunicare folosind RS-232.
Pentru a face schimb de informații, trebuie să le puteți transmite și primi. Pentru aceasta avem un transmițător și un receptor de semnal. Sunt incluse în fiecare dispozitiv. Mai mult, ieșirea emițătorului unui dispozitiv (TX) este conectată la intrarea receptorului altui dispozitiv (RX). Și, în consecință, semnalul se mișcă în direcția opusă de-a lungul celuilalt conductor într-un mod similar.
Aceasta oferă un mod de comunicare semi-duplex, adică receptorul și transmițătorul pot funcționa simultan. Datele de pe cablul RS-232 se pot deplasa într-o direcție și în cealaltă în același timp.
Dezavantajul acestei interfețe este imunitatea redusă la zgomot. Acest lucru se datorează faptului că semnalul către cablul de conectare atât pentru recepție, cât și pentru transmisie este format în raport cu firul comun - masă. Orice interferență, chiar și într-un cablu ecranat, poate duce la eșec de comunicare, pierderea de biți individuali de informații. Și acest lucru este inacceptabil atunci când gestionați mecanisme complexe și costisitoare, unde orice greșeală este un accident, iar pierderea comunicării este un timp lung de nefuncționare.
Prin urmare, este utilizat în principal pentru mici conexiuni temporare ale unui laptop la un dispozitiv digital, de exemplu, pentru configurarea inițială sau corectarea erorilor.
Organizarea interfeței RS-485.Principala diferență dintre RS-458 și RS-232 este că toate receptoarele și transmițătoarele funcționează pe o pereche de fire, care este o linie de comunicație. În acest caz, firul de împământare nu este utilizat, iar semnalul din linie este format printr-o metodă diferențială. Se transmite simultan prin două fire ("A" și "B") în formă inversă.
Dacă ieșirea transmițătorului este un „0” logic, atunci conductorului „A” i se acordă un potențial zero. Pe conductorul „B” este generat un semnal „nu 0”, adică - „1”. Dacă emițătorul emite „1”, opusul este adevărat.
Ca rezultat, obținem o schimbare a tensiunii semnalului între cele două fire, care sunt perechi răsucite. Orice interferență care intră în cablu modifică tensiunea relativă la masă în mod egal pe ambele fire ale perechii. Dar tensiunea semnalului util se formează între fire și, prin urmare, nu suferă deloc de potențialele de pe ele.
Toate dispozitivele conectate prin interfața RS-485 au doar două terminale: „A” și „B”. Pentru conectarea la o rețea comună, aceste terminale sunt conectate într-un circuit paralel. Pentru aceasta, un lanț de cabluri este așezat de la un dispozitiv la altul.
În acest caz, devine necesară eficientizarea schimbului de date între dispozitive, setând secvența de transmisie și recepție, precum și formatul datelor transmise. Acest lucru se face cu o instrucțiune specială numită protocol.
Există multe protocoale de comunicație RS-485, cel mai des folosit este Modbas. Să analizăm pe scurt cum funcționează cel mai simplu protocol și ce alte probleme trebuie rezolvate cu ajutorul acestuia.
De exemplu, să aruncăm o privire la o rețea în care un dispozitiv colectează date din mai multe surse de date. Poate fi un modem și un grup de contoare de energie electrică. Pentru a ști de la ce contor vor ieși datele, fiecărui transceiver i se atribuie un număr unic pentru rețeaua dată. Numărul este, de asemenea, atribuit transceiver-ului modemului.
Când este timpul să colectați date despre consumul de energie, modemul generează o solicitare. În primul rând, este transmis un impuls de pornire, conform căruia toate dispozitivele înțeleg că un cuvânt cod va veni acum - un mesaj dintr-o secvență de zerouri și unu. În ea, primii biți vor corespunde numărului abonatului din rețea, restul vor fi date, de exemplu, o comandă pentru a transmite informațiile necesare.
Toate dispozitivele primesc mesajul și compară numărul de abonat apelat cu al lor. Dacă se potrivesc, comanda trimisă ca parte a cererii este executată. Dacă nu, dispozitivul își ignoră textul și nu face nimic.
În același timp, în multe protocoale, este trimisă o confirmare că comanda este acceptată pentru execuție sau executată. Dacă nu există răspuns, dispozitivul de transmisie poate repeta cererea de un anumit număr de ori. Dacă nu există nicio reacție, se generează informații despre o eroare legată de o defecțiune a canalului de comunicare cu abonatul tăcut.
S-ar putea să nu urmeze răspunsul, nu numai în cazul unei avarii. În prezența unei interferențe puternice în canalul de comunicare, care totuși pătrunde acolo, echipele s-ar putea să nu ajungă la destinație. Ele sunt, de asemenea, distorsionate și nu sunt recunoscute corect.
Executarea incorectă a comenzii nu poate fi permisă, prin urmare, în aceste pachete sunt introduse informații redundante în mod deliberat - o sumă de control. Se calculează în conformitate cu o anumită lege prescrisă în protocolul pe partea de transmisie. La recepție, suma de control se calculează după același principiu și se compară cu cea transmisă. Dacă se potrivesc, recepția este considerată reușită și comanda este executată. Dacă nu, dispozitivul trimite un mesaj de eroare către partea care transmite.
Cablurile cu perechi răsucite sunt folosite pentru a conecta dispozitive cu interfața RS-485. Deși o pereche de fire este suficientă pentru a transmite aceste date, cablurile cu cel puțin două sunt de obicei folosite pentru a oferi o rezervă.
Pentru o mai bună protecție împotriva interferențelor, cablurile sunt ecranate, astfel încât ecranele de-a lungul întregii linii sunt conectate între ele. În acest scop, pe lângă pinii „A” și „B”, dispozitivele care urmează să fie combinate au un terminal „COM”. Linia este legată la pământ doar într-un punct, de obicei în locația controlerului, modemului sau computerului. Este interzis să faceți acest lucru în două puncte pentru a evita interferența, care va trece inevitabil peste ecran din cauza diferenței de potențial la punctele de masă.
Cablurile sunt conectate numai în serie între ele, nu se pot face ramuri. Pentru a se potrivi cu linia, la capătul său este conectat un rezistor de 120 Ohm (aceasta este impedanța caracteristică a cablului).
În general, instalarea liniilor de cablu de interfață este o sarcină simplă. Va fi mult mai dificil să configurați echipamentul, ceea ce va necesita oameni cu cunoștințe speciale.
Pentru o mai bună înțelegere a funcționării interfeței RS-485, vă sugerăm să urmăriți următorul videoclip:
RS-485 este un standard care a fost adoptat pentru prima dată de Electronics Industries Association. Astăzi, acest standard se ocupă de caracteristicile electrice ale tuturor tipurilor de receptoare și transmițătoare utilizate în diferite sisteme digitale echilibrate.
Printre specialiști, RS-485 este numele unei interfețe destul de populare, care este utilizată în mod activ în diferite sisteme de control industrial pentru a conecta mai multe controlere, precum și multe alte dispozitive între ele. Principala diferență dintre această interfață și nu mai puțin comun RS-232 este că oferă combinarea mai multor tipuri de echipamente în același timp.
Cu ajutorul RS-485, schimbul de informații de mare viteză între mai multe dispozitive este asigurat printr-un singur linie cu două fire comunicare în mod semi-duplex. Este utilizat pe scară largă în industria modernă în procesul de formare a unui sistem de control al procesului.
Cu ajutorul acestui standard, informațiile sunt transmise cu o viteză de până la 10 Mbit/s, în timp ce intervalul maxim posibil va depinde direct de viteza cu care sunt transmise datele. Astfel, pentru a asigura viteza maximă, datele pot fi transmise nu mai departe de 120 de metri, în timp ce la o viteză de 100 kbps, informațiile sunt difuzate pe 1200 de metri.
Numărul de dispozitive pe care interfața RS-485 le poate combina va depinde direct de transceiver-urile utilizate în dispozitiv. Fiecare transmițător este proiectat să controleze simultan 32 de receptoare standard, cu toate acestea, trebuie să înțelegeți că există receptoare a căror impedanță de intrare este de 50%, 25% sau chiar mai mică decât standardul, iar dacă se utilizează un astfel de echipament, numărul total de dispozitive va fi creste in consecinta.
Cablul RS-485 nu standardizează niciun format specific de cadre de informații sau protocol de schimb. În marea majoritate a cazurilor se folosesc exact aceleași cadre pe care le folosește RS-232, adică biți de date, biți de oprire și de pornire, precum și un bit de paritate, dacă este necesar.
Funcționarea protocoalelor de schimb în majoritatea sistemelor moderne se realizează conform principiului „master-slave”, adică un dispozitiv din rețea este master și ia inițiativa în schimbul de cereri de trimitere între toate dispozitivele slave care diferă de reciproc prin adrese logice. Cel mai popular protocol astăzi este Modbus RTU.
Este de remarcat faptul că cablul RS-485 nu are nici un tip specific de conectori sau cablaje, adică pot exista conectori terminali, DB9 și altele.
Cel mai adesea, folosind această interfață, există o rețea locală care combină mai multe transceiver simultan.
Când faceți o conexiune RS-485, trebuie să combinați în mod competent circuitele de semnal între ele, numite de obicei A și B. În acest caz, inversarea polarității nu este atât de teribilă, doar dispozitivele conectate nu vor funcționa.
Când utilizați interfața RS-485, ar trebui să luați în considerare câteva caracteristici ale funcționării acesteia:
Utilizarea rezistențelor terminale, standard sau USB RS-485 asigură potrivirea completă a capătului deschis al cablului cu linia ulterioară, eliminând complet posibilitatea reflectării semnalului.
Rezistența nominală a rezistențelor corespunde impedanței caracteristice a cablului și pentru acele cabluri care se bazează pe perechi răsucite, în majoritatea cazurilor este de aproximativ 100-120 ohmi. De exemplu, cablul UTP-5, care este destul de popular astăzi, care este utilizat în mod activ în procesul de așezare Ethernet, are o impedanță caracteristică de 100 Ohm. Pentru alte opțiuni de cablu, poate fi utilizată o altă clasificare.
Rezistoarele, dacă este necesar, pot fi lipite pe contactele conectorilor cablurilor deja în dispozitivele finale. Rareori, rezistențele sunt instalate în dispozitivul însuși, drept urmare trebuie instalați jumperi pentru a conecta rezistența. În acest caz, dacă dispozitivul este deconectat, linia este complet nepotrivită. Și pentru a asigura funcționarea normală a restului sistemului, trebuie să conectați o mufă potrivită.
Portul RS-485 folosește o schemă de transmisie de date echilibrată, adică nivelurile de tensiune pe circuitele de semnal A și B se vor schimba în antifază.
Senzorul ar trebui să furnizeze un nivel de semnal de 1,5 V la sarcină maximă și nu mai mult de 6 V dacă dispozitivul este în gol. Nivelul de tensiune este măsurat diferențial, fiecare fir de semnal relativ la celălalt.
Acolo unde se află receptorul, nivelul minim al semnalului recepționat, în orice caz, trebuie să fie de cel puțin 200 mV.
În cazul în care nu există semnal pe circuitele de semnal, apare un ușor decalaj, care protejează receptorul de alarme false.
Experții recomandă un offset de puțin mai mult de 200 mV, deoarece această valoare corespunde zonei de nesiguranță a semnalului de intrare conform standardului. În acest caz, circuitul A este tras în sus la polul pozitiv al sursei, în timp ce circuitul B este tras în sus la comun.
În conformitate cu polarizarea și tensiunea necesară a sursei de alimentare, calculul este efectuat. De exemplu, dacă doriți să obțineți un offset de 250 mV atunci când utilizați rezistențe terminale RT = 120 Ohm, având în vedere că sursa are o tensiune de 12V Având în vedere că în acest caz două rezistențe sunt conectate în paralel, fără a ține cont deloc de sarcina de la receptor, curentul de polarizare este de 0,0042 A, în timp ce rezistența totală a circuitului de polarizare este de 2857 ohmi. R cm în acest caz va fi de aproximativ 1400 ohmi, așa că trebuie să alegeți o valoare cea mai apropiată.
Ca exemplu, vom folosi un rezistor de polarizare de 1,5k și un rezistor extern de 12 volți. În plus, sistemul nostru are o ieșire izolată de la sursa de alimentare a controlerului, care este veriga principală în segmentul său al circuitului.
Desigur, există o mulțime de alte opțiuni pentru implementarea polarizării, în care se utilizează un convertor RS-485 și alte elemente, dar, în orice caz, atunci când plasați circuite de polarizare, trebuie să țineți cont de faptul că nodul care îl va furniza se va opri periodic sau chiar eventual poate fi eliminat complet din rețea.
Dacă este prezentă polarizarea, atunci potențialul complet inactiv al circuitului A este pozitiv în raport cu circuitul B, ceea ce este o orientare dacă un dispozitiv nou va fi conectat la un cablu fără marcaje de fir.
Implementarea recomandărilor de mai sus vă permite să realizați transmisia normală a semnalelor electrice în diferite puncte din rețea, dacă se folosește ca bază protocolul RS-485. Dacă cel puțin unele dintre cerințe nu sunt îndeplinite, vor apărea distorsiuni ale semnalului. Cele mai vizibile distorsiuni încep să apară atunci când rata de schimb de date depășește 1 Mbit/s, dar, de fapt, chiar și în cazul vitezelor mai mici, este foarte descurajat să nu ținem cont de aceste recomandări, chiar dacă rețeaua „funcționează normal”.
Există câteva puncte importante de reținut atunci când programați diverse aplicații care funcționează cu dispozitive care folosesc un splitter RS-485 și alte dispozitive cu această interfață. Să le enumerăm:
Această interfață oferă posibilitatea combinării dispozitivelor în format „autobuz”, atunci când toate dispozitivele sunt conectate folosind o singură pereche de fire. În acest caz, linia de comunicație trebuie să fie potrivită cu rezistențele de capăt de linie ale celor două capete.
Pentru a asigura potrivirea, în acest caz, sunt instalate rezistențe cu o rezistență de 620 ohmi. Acestea sunt întotdeauna instalate pe primul și ultimul dispozitiv conectat la linie. În majoritatea dispozitivelor moderne, există și o rezistență de potrivire încorporată, care, dacă este necesar, poate fi inclusă în linie prin instalarea unui jumper special pe placa dispozitivului.
Deoarece jumperii sunt instalați inițial în starea de livrare, mai întâi trebuie să le eliminați de pe toate dispozitivele, respectiv, cu excepția primului și ultimul conectat la linie. În convertoarele repetoare model S2000-PI pentru fiecare ieșire individuală, rezistența de potrivire este activată cu ajutorul unui comutator, în timp ce dispozitivele S2000-KS și S2000-K sunt caracterizate printr-o rezistență de potrivire încorporată, ca urmare a căreia există nu este necesar un jumper pentru a-l conecta.
Pentru a asigura o linie de comunicație mai lungă, se recomandă utilizarea repetitoarelor-repetoare dedicate, complet echipate comutare automată directii de transmisie.
Orice atingeri de pe linia RS-485 sunt nedorite, deoarece în acest caz există o distorsiune a semnalului destul de puternică, dar din punct de vedere practic, acestea pot fi tolerate dacă există o lungime scurtă de atingere. În acest caz, nu este necesar să instalați rezistențe de terminare pe ramuri separate.
Într-un sistem de distribuție RS-485, care este controlat de la consolă, dacă acesta din urmă și dispozitivele sunt conectate la aceeași linie, dar alimentate din surse diferite, va fi necesară combinarea circuitelor de 0 V ale tuturor dispozitivelor și consola. pentru a asigura egalizarea potenţială a acestora. Dacă această cerință nu este îndeplinită, atunci telecomanda poate avea o conexiune instabilă cu dispozitivele. Dacă se folosește un cablu cu mai multe perechi de fire răsucite, atunci se poate folosi o pereche complet liberă pentru circuitul de egalizare a potențialului, dacă este necesar. Printre altele, este posibil să folosiți o pereche răsucită ecranată dacă scutul nu este împământat.
În majoritatea covârșitoare, curentul care trece prin firul de egalizare de potențial este destul de mic, totuși, dacă 0 V de dispozitive sau sursele de alimentare în sine sunt conectate la mai multe magistrale locale de masă, diferența de potențial dintre diferitele circuite de 0 V poate fi de mai multe unități. , și în unele cazuri chiar zeci de volți, în timp ce curentul care curge prin circuitul de egalizare a potențialului poate fi destul de semnificativ. Acesta este un motiv comun pentru care există o conexiune instabilă între telecomandă și dispozitive, în urma căreia acestea pot chiar să eșueze.
Din acest motiv, este necesar să se excludă posibilitatea de împământare a circuitului de 0 V sau, la maximum, să se împământeze acest circuit la un anumit punct. De asemenea, trebuie să luați în considerare posibilitatea interconectarii între 0 V și circuitul de pământ de protecție, care este prezent în echipamentul care este utilizat în sistemul de alarmă.
La obiectele, care se caracterizează printr-un mediu electromagnetic destul de sever, este posibilă conectarea acestei rețele printr-un cablu „pereche răsucită ecranată”. În acest caz, poate fi prezent un interval mai scurt, deoarece capacitatea cablului este mai mare.
Comunicarea în rețea este conectată cu un cablu torsadat din categoria a cincea. Controlerele sunt interconectate în funcție de topologia magistralei, adică secvenţial unul după altul.
Funcționarea corectă a rețelei (în special atunci când se utilizează cabluri lungi) este posibilă numai dacă există o singură linie între toate dispozitivele transceiver („topologie magistrală”).
O linie poate include până la 32 de dispozitive (pentru o unitate de încărcare standard sau mai multe pentru - ¼ de sarcină), amplasate după cum doriți pe toată lungimea sa. Dispozitivele trebuie conectate la linie cu cabluri foarte scurte (nu mai mult de 30 cm) pentru a evita despicarea în Y.
În practică însă, această lungime poate fi mărită la câțiva metri. În cele mai multe cazuri, problemele complexe de configurare pot fi rezolvate folosind repetoare de interfață.
Liniile de semnal trebuie să fie la cel puțin 50 cm distanță de cablurile de alimentare, în special cablurile de sarcină. Mai mult, acestea nu trebuie așezate în aceeași împletitură cu aceste cabluri sau cabluri prin care curg curenți mari, deoarece acest lucru poate duce la intruziuni și erori.
Intersecția liniilor de forță trebuie să aibă un unghi de 90 de grade. Îmbinarea perechilor răsucite și utilizarea „răsucirilor” sunt interzise. Pentru cablare, se recomandă utilizarea cablurilor cu două până la patru perechi răsucite pentru a:
Standardul RS485 asigură funcționarea dispozitivelor pe o linie de până la 1,2 km lungime. Această valoare este maximă. În practică, totuși, se recomandă utilizarea liniilor de cel mult 500 m. La construirea sistemelor cu linii lungi, trebuie avută o grijă deosebită atunci când alegeți un cablu care trebuie să aibă o secțiune transversală adecvată.
Cablul utilizat trebuie să fie capabil de cel puțin 0,2 V la terminatorul de 120 ohmi de la capătul îndepărtat atunci când ieșirea transmițătorului este de 2 V. Nu este recomandat să utilizați cabluri mai mici de 22 AWG.
Pentru telecomandă obiectele sau monitorizarea parametrilor senzorilor din camera de control sunt acum computere personale utilizate pe scară largă. În industrie, în aceste scopuri, este utilizată interfața RS485, care permite conectarea a până la 32 de transceiver prin pereche răsucită pe o distanță de 1200 de metri la o viteză de până la 10 Mbit/s. Puteți citi mai multe despre această interfață în Totul este bine, dar computerele nu sunt echipate cu astfel de interfețe. Interfața RS232 și cea de pe computerele moderne pot fi găsite destul de rar. Dar portul USB este disponibil pe aproape orice.
Autorul oferă o diagramă practică a adaptorului virtual port USB la RS485. Și, de asemenea, RS485 in port serial USART, care se găsește în PIC18F8720 și în multe alte microcontrolere. Fig. 1. Frumusețea unui port USB virtual este aceea software pe computer se poate scrie ca pentru portul RS232. Aceasta înseamnă că puteți controla portul folosind un control precum MSComm. În acest articol, programul de control al computerului nu este luat în considerare, prin urmare vom trimite date de pe computer folosind terminalul COMPump. Descriere detaliata lucrul cu acest terminal a fost luat în considerare în articolul Port virtual USB / RS-232, instalarea driverelor a fost luată în considerare și în articol. Din punct de vedere software, nu este diferit de USB / RS485, deși RS232 este un transceiver full duplex, iar RS485 este half duplex.
Deci driverul USB / RS485 diferă de USB / RS232 prin înlocuirea cipul DD2 fig1 din articolul ADM213EARS cu cipul D103 de tip SN75176 fig1 din acest articol. Acest microcircuit este un transceiver RS485 semi-duplex complet, driverul de ieșire este proiectat pentru curent + -60mA. Microcircuitul are incorporat un dispozitiv de protectie la supraincalzire la nivelul de 150g.C. Impedanță de intrare minimă 12kΩ, sensibilitate de intrare 200mV. și o histerezis de intrare de 50mV. Algoritmul de funcționare al receptorului și al emițătorului este prezentat în tabelele 1, 2. Microcircuitul driver virtual D101 (FT232BM) vă permite să conectați microcircuitul SN75176 fără a modifica interfața software și să lucrați cu portul RS485 în modul half-duplex. Singura nuanță care ar trebui să fie luată în considerare la dezvoltarea unui program pe un computer este că în timpul transferului unui octet prin interfață, veți primi octetul transmis în receptor, așa-numitul ecou. Interfața RS485 este concepută pentru a conecta transceiver-uri folosind un cablu de pereche răsucită la o distanță de până la 1200 de metri, totuși, în condiții de interferență puternică, firul trebuie plasat în scut.
Tabelul 1. transmiţător
| D | DE | A | B |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| Z | 0 | Z | Z |
Masa 2. receptor
| A-B | Inv.RE | R |
| Vid> = 0,2v | 0 | 1 |
-0,2v | 0
|
?
|
|
| Vid<=-0,2в | 0 | 0 |
| X | 1 | Z |
| Deschis | 0 | ? |
FIG 1
În locul dispozitivului de control, este, de asemenea, necesar să instalați microcircuitul transceiver D3 (SN75176). Deoarece scriem singuri driverul pentru microcontroler, trecem de la recepție la transmisie folosind partea 39 a portului PORTJ4. În diagrama din Fig. 1, microcircuitul D2 acţionează ca un convertor analog-digital de 10 biţi. Programul în format HEX este prezentat în Tabelul 3.
Algoritmul muncii sale este următorul. Programați la fiecare 21 μs. citește date de la intrarea ADC și scrie în tamponul intern format din 79 de octeți. După aproximativ 1,7 ms. Bufferul se umple complet și procesul se repetă. În acest caz, pentru a citi acest buffer de pe computer, este necesar să trimiteți adresa acestui dispozitiv. În cazul nostru, acesta este 0x0A. După primirea adresei, microcontrolerul va transfera 79 de octeți către computer. Adresarea este necesară dacă mai mult de un obiect de control va fi conectat la linia RS485.
Întregul dispozitiv a fost realizat pe o placă, cu excepția microcontrolerului. Pentru aceasta, trebuie să faceți o placă de circuit imprimat, astfel încât să puteți lipi cablurile la ea. Deoarece acest microcontroler are un pachet TQFP80 de 12x12 mm și are 80 de pini. Placa de circuit imprimat prezentată în Fig. 2 este realizată din fibră de sticlă unilaterală cu o grosime de 0,5 mm și dimensiuni de 35x35mm. Este de dorit să lipiți acest microcircuit cu o stație de lipit cu aer.
Standardul RS-485 a fost adoptat pentru prima dată de Electronics Industry Association. Astăzi el trece în revistă caracteristicile electrice ale diferitelor receptoare și transmițătoare care sunt utilizate în sistemele digitale echilibrate.
Care este acest standard?
RS-485 este numele unei interfețe binecunoscute care este utilizată în mod activ în toate tipurile de sisteme de control industrial în scopul conectării anumitor controlere și multe alte dispozitive între ele. Principala diferență dintre această interfață și RS-232 este că implică combinarea mai multor tipuri de echipamente în același timp. Când se utilizează RS-485, schimbul de date de mare viteză între mai multe dispozitive este garantat prin utilizarea unei singure linii de comunicație cu două fire în modul half-duplex. Este implicat în industria modernă în crearea sistemelor de control al proceselor.
Raza de actiune si viteza
Cu ajutorul standardului prezentat, este posibil să se realizeze transmiterea de informații cu o viteză de până la 10 Mbit/s. Trebuie remarcat faptul că, în acest caz, intervalul maxim posibil depinde direct de viteza de transmisie a datelor. De menționat că pentru a asigura viteza maximă, informațiile pot fi transmise nu mai mult de 120 de metri. În același timp, la o viteză de 100 kbps, datele sunt transmise pe 1200 de metri.
Numărul de dispozitive combinate
Numărul de dispozitive pe care interfața RS-485 le poate combina în sine depinde direct de transceiver-urile implicate în ele. Fiecare transmițător permite controlul specific a 32 de receptoare standard. Adevărat, ar trebui să știți că există receptoare cu o impedanță de intrare care diferă de standard cu 50%, 25% sau mai puțin. Dacă utilizați acest echipament, numărul total de dispozitive crește corespunzător.
Conectori și protocoale
Cablul RS-485 nu este capabil să standardizeze nici un anumit format de cadru de date sau protocol de comunicare. De regulă, aceleași cadre folosite de RS-232 sunt folosite pentru difuzare. Cu alte cuvinte, biții de date, biții de oprire și de pornire și bitul de paritate, dacă este necesar. În ceea ce privește funcționarea protocoalelor de schimb, în majoritatea sistemelor moderne aceasta se realizează după principiul „master-slave”. Aceasta înseamnă că un anumit dispozitiv din rețea acționează ca un master și inițiază schimbul de cereri de trimitere între dispozitivele slave, care diferă între ele prin adrese logice. Cel mai faimos protocol în prezent este Modbus RTU. Trebuie remarcat faptul că cablul RS-485 nu are un anumit tip de conector sau cablare. Cu alte cuvinte, există conectori terminali, DB9 și altele.
Conexiune
Adesea, folosind interfața prezentată, se întâlnește o rețea locală, care combină simultan mai multe tipuri de transceiver. Când se realizează o conexiune RS-485, este necesară interconectarea corectă a circuitelor de semnal. De regulă, se numesc A și B. Astfel, inversarea polarității nu este mare lucru, doar dispozitivele conectate nu mai funcționează.
Când utilizați interfața RS-485, este necesar să luați în considerare anumite caracteristici ale funcționării acesteia. Astfel, recomandările sunt următoarele:
1. Mediul optim pentru transmiterea semnalului este un cablu torsadat.
2. Capetele cablului trebuie terminate folosind rezistențe terminale specializate.
3. Rețeaua, în care se utilizează standard sau USB RS-485, trebuie să fie așezată fără ramificații conform topologiei magistralei.
4. Dispozitivele trebuie conectate la cablu folosind cea mai scurtă lungime de cablu posibil.
Acord
Cu ajutorul rezistențelor terminale, standard sau USB RS-485 garantează potrivirea completă a capătului deschis al cablului cu linia ulterioară. Acest lucru elimină complet posibilitatea reflectării semnalului. Impedanța nominală a rezistențelor asociate cu impedanța caracteristică a cablurilor și a firelor cu perechi răsucite este de obicei în jur de 100-120 ohmi. De exemplu, cablul UTP-5 cunoscut în prezent, care este adesea folosit în procesul de așezare Ethernet, are o impedanță caracteristică de 100 ohmi.
Pentru alte opțiuni de cablu, pot fi aplicate alte evaluări. Rezistoarele pot fi lipite la pinii conectorilor cablurilor din dispozitivele finale, dacă este necesar. Nu se întâmplă adesea ca rezistențele să fie instalate în echipamentul în sine, drept urmare trebuie instalate jumperi pentru a conecta rezistența. În acest caz, atunci când dispozitivul este conectat, linia este nepotrivită. Pentru a garanta funcționarea normală a restului sistemului, va trebui să conectați un ștecher de terminare.
Nivelurile semnalului
Portul RS-485 adoptă o schemă de comunicare echilibrată. Cu alte cuvinte, nivelurile de tensiune pe circuitele de semnal A și B se schimbă în antifază. Senzorul oferă un nivel de semnal de 1,5 V, ținând cont de limita de sarcină. În plus, este furnizat maxim 6 V când dispozitivul este la ralanti. Nivelul de tensiune este măsurat diferențial. La locația receptorului, nivelul minim al semnalului primit trebuie să fie de cel puțin 200 mV.
Părtinire
Când nu există semnal pe circuitele de semnal, se aplică un mic offset. Oferă protecție receptorului în cazul unei alarme false. Experții recomandă să faceți un offset de puțin mai mult de 200 mV, deoarece această valoare este considerată a corespunde zonei nevalide a semnalului de intrare conform standardului. Într-o astfel de situație, circuitul A se apropie de polul pozitiv al sursei, iar circuitul B este tras la cel comun.
Exemplu
Valorile rezistoarelor sunt calculate pe baza polarizării necesare și a tensiunii de alimentare. De exemplu, dacă doriți să obțineți un offset de 250 mV cu rezistențe terminale, RT = 120 ohmi. Este de remarcat faptul că sursa are o tensiune de 12 V. Ținând cont de faptul că în acest caz două rezistențe sunt conectate în paralel și nu țin cont deloc de sarcina de la receptor, curentul de polarizare ajunge 0,0042. În același timp, rezistența totală de polarizare este de 2857 ohmi. În acest caz, Rcm va fi de aproximativ 1400 Ohm. Astfel, va trebui să selectați cea mai apropiată denumire. Un exemplu ar fi un rezistor de 1,5 kΩ. Este necesar pentru offset. În plus, se folosește un rezistor extern de 12 volți.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că sistemul are o ieșire izolată de la sursa de alimentare a controlerului, care este legătura principală în propriul său segment de circuit. Adevărat, există și alte opțiuni pentru efectuarea polarizării, în care convertorul RS-485 și alte elemente sunt implicate, dar ar trebui să țineți cont de faptul că nodul care oferă polarizarea va fi uneori dezactivat sau în cele din urmă eliminat complet din rețea. Când există polarizare, potențialul complet inactiv al circuitului A este considerat pozitiv în raport cu circuitul B. Acesta acționează ca un ghid atunci când conectați echipamente noi la cablu fără a utiliza marcatori de fir.
Cablare incorectă și distorsiune
Implementarea recomandărilor indicate mai sus face posibilă realizarea unei transmisii corecte a semnalelor electrice către diferite puncte ale rețelei, atunci când se utilizează ca bază protocolul RS-485. Dacă cel puțin una dintre cerințe nu este îndeplinită, apare o distorsiune a semnalului. Cele mai vizibile distorsiuni apar atunci când rata de schimb de date este mai mare de 1 Mbps. Adevărat, chiar și la viteze mai mici, nu este recomandat să neglijezi aceste sfaturi. Această regulă se aplică și în timpul funcționării normale a rețelei.
Cum se programeaza?
Atunci când programați diverse aplicații care funcționează cu dispozitive utilizate de un splitter RS-485 și alte dispozitive cu interfața prezentată, trebuie luate în considerare câteva puncte importante.
Înainte de a începe livrarea coletului, este imperativ să activați transmițătorul. Este de remarcat faptul că, potrivit unor surse, emiterea poate fi efectuată imediat după activare. În ciuda acestui fapt, unii experți recomandă mai întâi să faceți o pauză, egală în timp cu viteza de difuzare a unui cadru. În acest caz, programul corect de recepție poate identifica pe deplin erorile procesului tranzitoriu, care este capabil să efectueze procedura de normalizare și să se pregătească pentru următoarea recepție de date.
Când a fost emis ultimul octet de date, trebuie să faceți o pauză înainte de a deconecta dispozitivul RS-485. Acest lucru se datorează, într-un anumit sens, faptului că deseori există două registre în același timp în controlerul portului serial. Prima este o intrare paralelă, este concepută pentru a primi informații. Al doilea este considerat o ieșire de schimbare, este folosit în scopul ieșirii în serie.
Când controlerul transferă date, orice întreruperi este generată atunci când registrul de intrare este gol. Acest lucru se întâmplă atunci când informațiile au fost deja furnizate registrului de schimb, dar nu au fost încă emise. Acesta este și motivul pentru care, după terminarea difuzării, este necesar să se mențină o anumită pauză înainte de a opri transmițătorul. Ar trebui să fie cu aproximativ 0,5 biți mai lung decât cadrul în timp. Atunci când se efectuează calcule mai precise, se recomandă studierea mai detaliată a documentației tehnice a controlerului portului serial care este utilizat.
Este posibil ca transmițătorul, receptorul și convertorul RS-485 să fie conectate la o linie comună. Astfel, receptorul propriu va începe să perceapă și transmisia realizată de emițătorul propriu. Se întâmplă adesea ca atunci când în sistemele care sunt caracterizate prin acces aleatoriu la linie, această caracteristică este utilizată pentru a verifica dacă nu există nicio coliziune între două transmițătoare.
Configurare format magistrală
Interfața prezentată are capacitatea de a combina dispozitive în format „autobuz”, atunci când toate echipamentele sunt conectate folosind o pereche de fire. Aceasta prevede că linia de comunicație trebuie să fie potrivită cu rezistențele de capăt de linie ale celor două capete. Pentru a asigura acest lucru, este necesar să instalați rezistențe care se caracterizează printr-o rezistență de 620 ohmi. Ele sunt întotdeauna montate pe primul și ultimul dispozitiv conectat la linie.
De regulă, dispozitivele moderne au o rezistență de potrivire încorporată. Dacă este nevoie, acesta poate fi conectat la linie prin instalarea unui jumper special pe placa dispozitivului. Este de remarcat faptul că starea de livrare a jumperilor este instalată mai întâi, așa că trebuie să le eliminați de pe toate dispozitivele, cu excepția primului și ultimului. De asemenea, trebuie remarcat faptul că în modelul S2000-PI convertoare repetoare pentru o ieșire separată, rezistența de potrivire este activată folosind un comutator. În ceea ce privește dispozitivele S2000-KS și S2000-K, care se caracterizează printr-o rezistență de potrivire încorporată, nu este necesar un jumper pentru a le conecta. Pentru a oferi o linie lungă de comunicație, este recomandabil să folosiți repetoare-repetoare specializate, care sunt preechipate cu comutatoare de direcție a transmisiei complet automate.
Configurație stea
Toate atingerile de pe linia RS-485 sunt considerate nedorite, deoarece acest lucru ar duce la o distorsiune excesivă a semnalului. Deși, din punct de vedere al practicii, este posibil să admitem acest lucru atunci când există o lungime mică a ramului. În acest caz, nu este nevoie să instalați rezistențe de terminare pe ramuri separate.
Într-un sistem RS-485, în care controlul este asigurat prin utilizarea unei telecomenzi, atunci când rezistențele și dispozitivele sunt conectate la aceeași linie, dar alimentate din surse diferite, este necesar să se combine circuitele de 0 V ale tuturor dispozitivelor și telecomanda. în vederea realizării egalizării lor potenţiale. Când această cerință nu este îndeplinită, telecomanda este capabilă să comunice intermitentă cu dispozitivele. Când se utilizează fire cu mai multe perechi răsucite, se poate folosi o pereche complet liberă pentru circuitul de egalizare a potențialului, dacă este necesar. În plus, este posibilă utilizarea perechii răsucite ecranate dacă scutul nu este împământat.
Ce ar trebui luat în considerare?
În cele mai multe cazuri, curentul care curge prin firul de legătură echipotențială este considerat a fi destul de mic. Dacă dispozitivele de 0 V sau sursele de alimentare în sine sunt conectate la mai multe magistrale locale de masă, atunci diferența de potențial dintre diferitele circuite de 0 V poate ajunge la mai multe unități. Uneori, această valoare este de aproximativ zeci de volți, iar curentul care circulă prin circuitul de egalizare a potențialului este destul de semnificativ. Acesta este adesea motivul pentru care există o conexiune instabilă între telecomandă și dispozitive. Drept urmare, sunt chiar capabili să eșueze.
Prin urmare, este necesar să se excludă posibilitatea de împământare a circuitului de 0 V sau de a împământa acest circuit într-un anumit punct. În plus, trebuie luată în considerare posibilitatea unei interconexiuni între 0 V și circuitul de pământ de protecție, care este prezent în echipamentul utilizat în sistemul de alarmă. Trebuie remarcat faptul că în locurile în care este caracteristic un mediu electromagnetic relativ sever, este posibilă conectarea la această rețea folosind un cablu „pereche răsucită ecranată”. Rămâne de subliniat că, în această situație, poate exista un domeniu de limitare mai scurt, deoarece capacitatea firului este considerată a fi mai mare.
