Në teknologjinë moderne, shkëmbimi i informacionit ndërmjet pajisjeve të ndryshme po bëhet gjithnjë e më i rëndësishëm. Dhe për këtë, kërkohet transmetimi i të dhënave si në distanca të shkurtra ashtu edhe në ato domethënëse, në rendin e kilometrave. Një nga këto lloje të transmetimit të të dhënave është komunikimi ndërmjet pajisjeve nëpërmjet ndërfaqes RS-485.
Një nga shembujt më të zakonshëm të përdorimit të pajisjeve për shkëmbimin e të dhënave është. Matësit e energjisë elektrike, të bashkuar në një rrjet të vetëm, shpërndahen midis kabineteve, qelizave stabilimentet madje edhe nënstacionet e vendosura në një distancë të konsiderueshme nga njëri-tjetri. Në këtë rast, ndërfaqja përdoret për të dërguar të dhëna nga një ose më shumë pajisje matëse.
Sistemi "një metër - një modem" po zbatohet në mënyrë aktive për transferimin e të dhënave në shërbimet e kompanive të shitjes së energjisë nga qendrat matëse të shtëpive private, ndërmarrjeve të vogla.
Një shembull tjetër: marrja e të dhënave nga terminalet e mbrojtjes rele të mikroprocesorit në kohë reale, si dhe aksesi i centralizuar në to me qëllim të ndryshimeve. Për këtë, terminalet janë të lidhura përmes ndërfaqes së komunikimit në të njëjtën mënyrë, dhe të dhënat prej tij shkojnë në kompjuterin e instaluar nga dispeçeri. Në rast të një aktivizimi mbrojtës, personeli operativ ka mundësinë të marrë menjëherë informacion për vendin e veprimit dhe natyrën e dëmtimit të qarqeve të energjisë.
Por detyra më e vështirë e zgjidhur nga ndërfaqet e komunikimit është sistemet e kontrollit të centralizuar të proceseve komplekse të prodhimit - APCS. Operatori i një instalimi industrial ka në tavolinën e tij një kompjuter, në ekranin e të cilit shikon gjendjen aktuale të procesit: temperaturat, produktivitetin, njësitë e ndezura dhe të fikura, mënyrën e funksionimit të tyre. Dhe ka aftësinë për të menaxhuar të gjitha këto me një klik të lehtë të mausit.
Kompjuteri, nga ana tjetër, shkëmben të dhëna me kontrollorët - pajisje që konvertojnë komandat nga sensorët në një gjuhë që makina mund ta kuptojë, dhe transformimin e kundërt: nga gjuha e makinës në komanda kontrolli. Komunikimi me kontrolluesin, si dhe ndërmjet kontrolluesve të ndryshëm, kryhet nëpërmjet ndërfaqeve të komunikimit.
Ndërfaqja RS-232 është vëllai i vogël i RS 485.Nuk mund të përmendet të paktën shkurtimisht ndërfaqja RS-232, e cila quhet edhe seriale. Disa laptopë kanë një lidhës për portin përkatës, dhe disa pajisje dixhitale (të njëjtat terminale mbrojtëse rele) janë të pajisura me dalje për komunikim duke përdorur RS-232.
Për të shkëmbyer informacion, ju duhet të jeni në gjendje ta transmetoni dhe merrni atë. Për këtë kemi një transmetues dhe një marrës sinjali. Ato janë të përfshira në çdo pajisje. Për më tepër, dalja e transmetuesit të një pajisjeje (TX) është e lidhur me hyrjen e marrësit të një pajisjeje tjetër (RX). Dhe, në përputhje me rrethanat, sinjali lëviz në drejtim të kundërt përgjatë përcjellësit tjetër në një mënyrë të ngjashme.
Kjo siguron një mënyrë komunikimi gjysmë të dyfishtë, domethënë marrësi dhe transmetuesi mund të punojnë njëkohësisht. Të dhënat në kabllon RS-232 mund të lëvizin në një drejtim dhe në tjetrin në të njëjtën kohë.
Disavantazhi i kësaj ndërfaqe është imuniteti i ulët i zhurmës. Kjo për faktin se sinjali në kabllon lidhëse si për marrjen ashtu edhe për transmetimin formohet në lidhje me telin e përbashkët - tokëzimin. Çdo ndërhyrje, edhe në një kabllo të mbrojtur, mund të çojë në dështim të komunikimit, humbje të pjesëve individuale të informacionit. Dhe kjo është e papranueshme kur menaxhohen mekanizma komplekse dhe të shtrenjta, ku çdo gabim është një aksident, dhe humbja e komunikimit është një kohë e gjatë joproduktive.
Prandaj, përdoret kryesisht për lidhje të vogla të përkohshme të një laptopi me një pajisje dixhitale, për shembull, për konfigurimin e një konfigurimi fillestar ose korrigjimin e gabimeve.
Organizimi i ndërfaqes RS-485.Dallimi kryesor midis RS-458 dhe RS-232 është se të gjithë marrësit dhe transmetuesit funksionojnë në një palë tela, që është një linjë komunikimi. Në këtë rast, teli tokësor nuk përdoret, dhe sinjali në linjë formohet me një metodë diferenciale. Ai transmetohet njëkohësisht mbi dy tela ("A" dhe "B") në formë të kundërt.
Nëse dalja e transmetuesit është një "0" logjike, atëherë një potencial zero i jepet përcjellësit "A". Në përcjellësin "B", gjenerohet një sinjal "jo 0", domethënë - "1". Nëse transmetuesi transmeton "1", e kundërta është e vërtetë.
Si rezultat, marrim një ndryshim në tensionin e sinjalit midis dy telave, të cilët janë çift i përdredhur. Çdo ndërhyrje që hyn në kabllo ndryshon tensionin në lidhje me tokën në mënyrë të barabartë në të dy telat e çiftit. Por tensioni i sinjalit të dobishëm formohet midis telave, dhe për këtë arsye nuk vuan fare nga potencialet në to.
Të gjitha pajisjet e lidhura me ndërfaqen RS-485 kanë vetëm dy terminale: "A" dhe "B". Për t'u lidhur me një rrjet të përbashkët, këto terminale lidhen në një qark paralel. Për këtë, një zinxhir kabllosh vendoset nga një pajisje në tjetrën.
Në këtë rast, bëhet e nevojshme të thjeshtohet shkëmbimi i të dhënave midis pajisjeve, duke vendosur sekuencën e transmetimit dhe marrjes, si dhe formatin e të dhënave të transmetuara. Kjo bëhet me një udhëzim të veçantë të quajtur protokoll.
Ka shumë protokolle komunikimi RS-485, më i përdoruri është Modbas. Le të shqyrtojmë shkurtimisht se si funksionon protokolli më i thjeshtë dhe cilat probleme të tjera duhet të zgjidhen me ndihmën e tij.
Për shembull, le të hedhim një vështrim në një rrjet në të cilin një pajisje mbledh të dhëna nga burime të shumta të të dhënave. Mund të jetë një modem dhe një grup matësash të energjisë elektrike. Për të ditur se nga cili numërues do të shkojnë të dhënat, secilit marrës i caktohet një numër që është unik për rrjetin e caktuar. Numri i është caktuar edhe transmetuesit të modemit.
Kur është koha për të mbledhur të dhëna për konsumin e energjisë, modemi gjeneron një kërkesë. Së pari, transmetohet një puls i fillimit, sipas të cilit të gjitha pajisjet kuptojnë se një fjalë kodi do të vijë tani - një mesazh nga një sekuencë zero dhe njësh. Në të, bitet e para do të korrespondojnë me numrin e pajtimtarit në rrjet, pjesa tjetër do të jenë të dhëna, për shembull, një komandë për të transmetuar informacionin e kërkuar.
Të gjitha pajisjet marrin mesazhin dhe krahasojnë numrin e thirrur të pajtimtarit me numrin e tyre. Nëse përputhen, komanda e dërguar si pjesë e kërkesës ekzekutohet. Nëse jo, pajisja injoron tekstin e saj dhe nuk bën asgjë.
Në të njëjtën kohë, në shumë protokolle, dërgohet një konfirmim që komanda është pranuar për ekzekutim ose ekzekutuar. Nëse nuk ka përgjigje, pajisja transmetuese mund ta përsërisë kërkesën një numër të caktuar herë. Nëse nuk ka reagim, krijohet informacion për një gabim në lidhje me një mosfunksionim të kanalit të komunikimit me pajtimtarin e heshtur.
Përgjigja mund të mos pasojë, jo vetëm në rast të një avarie. Në prani të ndërhyrjeve të forta në kanalin e komunikimit, i cili megjithatë depërton atje, skuadrat mund të mos arrijnë në destinacionin e tyre. Ato janë gjithashtu të shtrembëruara dhe nuk njihen saktë.
Ekzekutimi i gabuar i komandës nuk mund të lejohet, prandaj, në këto parcela futen informacione të tepërta qëllimisht - një kontroll. Ai llogaritet sipas një ligji të caktuar të përcaktuar në protokollin në anën transmetuese. Në pritje, shuma e kontrollit llogaritet sipas të njëjtit parim dhe krahasohet me atë të transmetuar. Nëse përputhen, pritja konsiderohet e suksesshme dhe komanda ekzekutohet. Nëse jo, pajisja dërgon një mesazh gabimi në anën transmetuese.
Kabllot me çifte të përdredhura përdoren për të lidhur pajisjet me ndërfaqen RS-485. Megjithëse një palë tela mjafton për të transmetuar këto të dhëna, kabllot me të paktën dy përdoren zakonisht për të siguruar një rezervë.
Për mbrojtje më të mirë kundër ndërhyrjeve, kabllot janë të mbrojtura, ku mburojat përgjatë gjithë linjës janë të lidhura me njëra-tjetrën. Për këtë qëllim, përveç kunjave "A" dhe "B", pajisjet që do të kombinohen kanë një terminal "COM". Linja është e bazuar vetëm në një pikë, zakonisht në vendndodhjen e kontrolluesit, modemit ose kompjuterit. Është e ndaluar të bëhet kjo në dy pika për të shmangur ndërhyrjet, të cilat në mënyrë të pashmangshme do të kalojnë nëpër ekran për shkak të ndryshimit të mundshëm në pikat e tokës.
Kabllot janë të lidhur vetëm në seri me njëri-tjetrin, degët nuk mund të bëhen. Për të përshtatur linjën, një rezistencë 120 Ohm është e lidhur në fund të saj (kjo është rezistenca karakteristike e kabllit).
Në përgjithësi, instalimi i linjave kabllore të ndërfaqes është një detyrë e thjeshtë. Do të jetë shumë më e vështirë të konfiguroni pajisjet, të cilat do të kërkojnë njerëz me njohuri të veçanta.
Për një kuptim më të mirë të funksionimit të ndërfaqes RS-485, ju sugjerojmë të shikoni videon e mëposhtme:
RS-485 është një standard që u miratua për herë të parë nga Shoqata e Industrive Elektronike. Sot, ky standard merret me karakteristikat elektrike të të gjitha llojeve të marrësve dhe transmetuesve të përdorur në sisteme të ndryshme dixhitale të balancuara.
Ndër specialistët RS-485 është emri i një ndërfaqe mjaft popullore, e cila përdoret në mënyrë aktive në sisteme të ndryshme të kontrollit industrial për të lidhur disa kontrollues, si dhe shumë pajisje të tjera me njëri-tjetrin. Dallimi kryesor midis kësaj ndërfaqe dhe jo më pak të zakonshme RS-232 është se ai parashikon kombinimin e disa llojeve të pajisjeve në të njëjtën kohë.
Me ndihmën e RS-485, shkëmbimi i informacionit me shpejtësi të lartë ndërmjet disa pajisjeve sigurohet përmes një të vetme linjë me dy tela komunikimi në modalitetin gjysmë dupleks. Përdoret gjerësisht në industrinë moderne në procesin e formimit të një sistemi të kontrollit të procesit.
Me ndihmën e këtij standardi, informacioni transmetohet me një shpejtësi deri në 10 Mbit / s, ndërsa diapazoni maksimal i mundshëm do të varet drejtpërdrejt nga shpejtësia me të cilën transmetohen të dhënat. Kështu, për të siguruar shpejtësinë maksimale, të dhënat mund të transmetohen jo më larg se 120 metra, ndërsa me një shpejtësi prej 100 kbps, informacioni transmetohet mbi 1200 metra.
Numri i pajisjeve që mund të kombinojë ndërfaqja RS-485 do të varet drejtpërsëdrejti se cilët transmetues përdoren në pajisje. Çdo transmetues është projektuar për të kontrolluar njëkohësisht 32 marrës standardë, megjithatë, duhet të kuptoni se ka marrës, impedanca hyrëse e të cilëve është 50%, 25% ose edhe më pak e standardit, dhe nëse përdoren pajisje të tilla, numri i përgjithshëm i pajisjeve do të rritet në përputhje me rrethanat.
Kablloja RS-485 nuk standardizon ndonjë format specifik të kornizave të informacionit ose protokollit të shkëmbimit. Në shumicën dërrmuese të rasteve, përdoren saktësisht të njëjtat korniza që përdor RS-232, domethënë bit të dhënash, bit ndalimi dhe fillimi, si dhe një bit barazie, nëse është e nevojshme.
Funksionimi i protokolleve të shkëmbimit në shumicën e sistemeve moderne kryhet sipas parimit "master-slave", domethënë, një pajisje në rrjet është master dhe merr iniciativën në shkëmbimin e dërgimit të kërkesave midis të gjitha pajisjeve skllav që ndryshojnë nga njëri-tjetrin sipas adresave logjike. Protokolli më popullor sot është Modbus RTU.
Vlen të përmendet se kablloja RS-485 gjithashtu nuk ka ndonjë lloj specifik lidhësish ose instalime elektrike, domethënë mund të ketë lidhje terminale, DB9 dhe të tjerë.
Më shpesh, duke përdorur këtë ndërfaqe, ekziston një rrjet lokal që kombinon disa transmetues në të njëjtën kohë.
Kur bëni një lidhje RS-485, duhet të kombinoni me kompetencë qarqet e sinjalit me njëri-tjetrin, të quajtur zakonisht A dhe B. Në këtë rast, ndryshimi i polaritetit nuk është aq i tmerrshëm, thjesht pajisjet e lidhura nuk do të funksionojnë.
Kur përdorni ndërfaqen RS-485, duhet të merrni parasysh disa veçori të funksionimit të tij:
Përdorimi i rezistorëve të terminalit, standardi ose USB RS-485 siguron përputhje të plotë të skajit të hapur të kabllit me linjën pasuese, duke eliminuar plotësisht mundësinë e reflektimit të sinjalit.
Rezistenca nominale e rezistorëve korrespondon me rezistencën karakteristike të kabllit dhe për ato kabllo që bazohen në çift të përdredhur, në shumicën e rasteve është afërsisht 100-120 ohms. Për shembull, kablloja UTP-5, e cila është mjaft e popullarizuar sot, e cila përdoret në mënyrë aktive në procesin e vendosjes së Ethernetit, ka një rezistencë karakteristike prej 100 Ohm. Për opsionet e tjera të kabllove, mund të përdoren disa vlerësime të tjera.
Rezistorët, nëse është e nevojshme, mund të bashkohen në kontaktet e lidhësve të kabllove tashmë në pajisjet përfundimtare. Rrallëherë, rezistorët instalohen në vetë pajisjen, si rezultat i të cilave duhet të instalohen kërcyes për të lidhur rezistencën. Në këtë rast, nëse pajisja shkëputet, linja nuk përputhet plotësisht. Dhe për të siguruar funksionimin normal të pjesës tjetër të sistemit, duhet të lidhni një prizë që përputhet.
Porti RS-485 përdor një skemë të balancuar të transmetimit të të dhënave, domethënë, nivelet e tensionit në qarqet e sinjalit A dhe B do të ndryshojnë në antifazë.
Sensori duhet të sigurojë një nivel sinjali prej 1,5 V me ngarkesë të plotë dhe jo më shumë se 6 V nëse pajisja është në punë. Niveli i tensionit matet në mënyrë diferenciale, secili tel sinjali në raport me tjetrin.
Aty ku ndodhet marrësi, niveli minimal i sinjalit të marrë në çdo rast duhet të jetë së paku 200 mV.
Në rast se nuk ka sinjal në qarqet e sinjalit, ndodh një zhvendosje e lehtë, e cila mbron marrësin nga alarmet e rreme.
Ekspertët rekomandojnë një kompensim prej pak më shumë se 200 mV, pasi kjo vlerë korrespondon me zonën e pabesueshmërisë së sinjalit të hyrjes sipas standardit. Në këtë rast, qarku A tërhiqet deri në polin pozitiv të burimit, ndërsa qarku B tërhiqet lart në të përbashkët.
Në përputhje me paragjykimin dhe tensionin e kërkuar të furnizimit me energji elektrike, llogaritja kryhet. Për shembull, nëse dëshironi të merrni një kompensim prej 250 mV kur përdorni rezistorët e terminalit RT = 120 Ohm, duke pasur parasysh që burimi ka një tension prej 12 V Duke marrë parasysh se në këtë rast dy rezistorë lidhen paralelisht me njëri-tjetrin pa marrë fare parasysh ngarkesën nga marrësi, rryma e paragjykimit është 0,0042 A, ndërsa rezistenca totale e qarkut të paragjykimit është 2857 ohmë. R cm në këtë rast do të jetë afërsisht 1400 ohms, kështu që ju duhet të zgjidhni një vlerë më të afërt.
Si shembull, ne do të përdorim një rezistencë paragjykim 1.5k dhe një rezistencë të jashtme 12 volt. Përveç kësaj, sistemi ynë ka një dalje të izoluar nga furnizimi me energji i kontrolluesit, i cili është lidhja kryesore në segmentin e tij të qarkut.
Sigurisht, ka shumë opsione të tjera për zbatimin e paragjykimeve, në të cilat përdoret një konvertues RS-485 dhe elementë të tjerë, por në çdo rast, kur vendosni qarqe paragjykimi, duhet të keni parasysh që nyja që do ta sigurojë atë do të fiket periodikisht ose edhe përfundimisht mund të hiqet plotësisht nga rrjeti.
Nëse paragjykimi është i pranishëm, atëherë potenciali plotësisht i papunë i qarkut A është pozitiv në lidhje me qarkun B, i cili është një udhëzues nëse një pajisje e re do të lidhet me një kabllo pa shenja teli.
Zbatimi i rekomandimeve të mësipërme ju lejon të arrini transmetimin normal të sinjaleve elektrike në pika të ndryshme në rrjet, nëse protokolli RS-485 përdoret si bazë. Nëse të paktën disa nga kërkesat nuk plotësohen, do të ndodhin shtrembërime të sinjalit. Shtrembërimet më të dukshme fillojnë të shfaqen kur kursi i shkëmbimit të të dhënave tejkalon 1 Mbit / s, por në fakt, edhe në rastin e shpejtësive më të ulëta, është shumë e dekurajuar të mos merren parasysh këto rekomandime, edhe nëse rrjeti "punon normalisht".
Ka disa pika të rëndësishme që duhen mbajtur parasysh kur programoni aplikacione të ndryshme që punojnë me pajisje që përdorin një ndarës RS-485 dhe pajisje të tjera me këtë ndërfaqe. Le t'i rendisim ato:
Kjo ndërfaqe ofron mundësinë e kombinimit të pajisjeve në formatin "autobus", kur të gjitha pajisjet janë të lidhura duke përdorur një palë tela të vetme. Në këtë rast, linja e komunikimit duhet të përputhet me rezistorët e fundit të linjës të dy skajeve.
Për të siguruar përputhjen, në këtë rast, instalohen rezistorë me një rezistencë prej 620 ohms. Ato janë instaluar gjithmonë në pajisjen e parë dhe të fundit të lidhur me linjën. Në shumicën e pajisjeve moderne, ekziston gjithashtu një rezistencë e integruar e përputhjes, e cila, nëse është e nevojshme, mund të përfshihet në linjë duke instaluar një kërcyes të veçantë në tabelën e pajisjes.
Meqenëse kërcyesit janë instaluar fillimisht në gjendjen e dorëzimit, së pari duhet t'i hiqni ato nga të gjitha pajisjet, përkatësisht, përveç të parës dhe të fundit të lidhur me linjën. Në konvertuesit përsëritës të modelit S2000-PI për çdo dalje individuale, rezistenca e përputhjes ndizet duke përdorur një ndërprerës, ndërsa pajisjet S2000-KS dhe S2000-K karakterizohen nga një rezistencë e integruar e përputhjes, si rezultat i së cilës ka nuk kërkohet kërcyes për ta lidhur atë.
Për të siguruar një linjë më të gjatë komunikimi, rekomandohet përdorimi i përsëritës-përsëritësve të dedikuar, të pajisur plotësisht ndërrimi automatik drejtimet e transmetimit.
Çdo goditje në linjën RS-485 është e padëshirueshme, sepse në këtë rast ka një shtrembërim mjaft të fortë të sinjalit, por nga pikëpamja praktike, ato mund të tolerohen nëse ka një gjatësi të shkurtër trokitjeje. Në këtë rast, nuk është e nevojshme të instaloni rezistorë përfundues në degë të veçanta.
Në një sistem shpërndarjeje RS-485, i cili kontrollohet nga tastiera, nëse kjo e fundit dhe pajisjet janë të lidhura në të njëjtën linjë, por fuqizohen nga burime të ndryshme, do të jetë e nevojshme të kombinohen qarqet 0 V të të gjitha pajisjeve dhe tastierës. në mënyrë që të sigurohet barazimi i mundshëm i tyre. Nëse kjo kërkesë nuk plotësohet, atëherë telekomanda mund të ketë një lidhje të paqëndrueshme me pajisjet. Nëse do të përdoret një kabllo me disa palë tela të përdredhur, atëherë mund të përdoret një palë plotësisht e lirë për qarkun e barazimit të potencialit nëse është e nevojshme. Ndër të tjera, është gjithashtu e mundur të përdoret një palë e përdredhur e mbrojtur nëse mburoja nuk është e tokëzuar.
Në shumicën dërrmuese, rryma që kalon nëpër telin e barazimit të potencialit është mjaft e vogël, megjithatë, nëse 0 V e pajisjeve ose vetë furnizimet me energji janë të lidhura me disa autobusë lokalë tokësorë, diferenca e mundshme midis qarqeve të ndryshme 0 V mund të jetë disa njësi. , dhe në disa raste edhe dhjetëra volt, ndërsa rryma që rrjedh nëpër qarkun e barazimit të potencialit mund të jetë mjaft domethënëse. Kjo është një arsye e zakonshme që ka një lidhje të paqëndrueshme midis telekomandës dhe pajisjeve, si rezultat i së cilës ato madje mund të dështojnë.
Është për këtë arsye që është e nevojshme të përjashtohet mundësia e tokëzimit të qarkut 0 V, ose, në maksimum, tokëzimi i këtij qarku në një pikë të caktuar. Gjithashtu duhet të keni parasysh mundësinë e ndërlidhjes ndërmjet 0 V dhe qarkut mbrojtës të tokëzimit, i cili është i pranishëm në pajisjet që përdoren në sistemin e alarmit.
Tek objektet, të cilat karakterizohen nga një mjedis elektromagnetik mjaft i rëndë, është e mundur të lidhet ky rrjet përmes një kablloje "palë të përdredhur të mbrojtur". Në këtë rast, një interval më i shkurtër mund të jetë i pranishëm pasi kapaciteti i kabllit është më i lartë.
Komunikimi në rrjet është i lidhur me një kabllo çift të përdredhur të kategorisë së pestë. Kontrollorët janë të ndërlidhur sipas topologjisë së autobusit, d.m.th. radhazi njëra pas tjetrës.
Funksionimi i duhur i rrjetit (veçanërisht kur përdorni kabllo të gjata) është i mundur vetëm nëse ka vetëm një linjë midis të gjitha pajisjeve të transmetuesit ("topologjia e autobusit").
Një linjë mund të përfshijë deri në 32 pajisje (për një njësi ngarkese standarde ose më shumë për - ¼ ngarkesë), të vendosura sipas dëshirës përgjatë gjithë gjatësisë së saj. Pajisjet duhet të lidhen në linjë me kabllo shumë të shkurtër (jo më të gjatë se 30 cm) për të shmangur ndarjen Y.
Megjithatë, në praktikë, kjo gjatësi mund të rritet në disa metra. Në shumicën e rasteve, problemet komplekse të konfigurimit mund të zgjidhen duke përdorur përsëritësit e ndërfaqes.
Linjat e sinjalit duhet të jenë të paktën 50 cm larg kabllove të furnizimit me energji elektrike, veçanërisht kabllove të ngarkesës. Për më tepër, ato nuk duhet të vendosen në të njëjtën gërshet me këto kabllo ose kabllo nëpër të cilat rrjedhin rryma të mëdha, sepse kjo mund të çojë në ndërhyrje dhe gabime.
Kryqëzimi i vijave të forcës duhet të jetë në një kënd prej 90 gradë. Ndalohet bashkimi i çifteve të përdredhura dhe përdorimi i "përdredhave". Për kabllo, rekomandohet përdorimi i kabllove me dy deri në katër çifte të përdredhura në mënyrë që:
Standardi RS485 siguron funksionimin e pajisjeve në një linjë deri në 1.2 km të gjatë. Kjo vlerë është maksimumi. Megjithatë, në praktikë rekomandohet përdorimi i linjave jo më të gjata se 500 m. Gjatë ndërtimit të sistemeve me linja të gjata, duhet pasur kujdes i veçantë kur zgjidhni një kabllo që duhet të ketë një prerje të përshtatshme tërthore.
Kablloja e përdorur duhet të jetë e aftë të paktën 0,2 V në terminalin e skajshëm 120 Ohm kur dalja e transmetuesit është 2 V. Nuk rekomandohet përdorimi i kabllove më pak se 22 AWG.
Për telekomandë objektet ose monitorimi i parametrave të sensorëve nga dhoma e kontrollit tani janë kompjuterë personalë të përdorur gjerësisht. Në industri, për këto qëllime, përdoret ndërfaqja RS485, e cila lejon që deri në 32 marrës të lidhen përmes çiftit të përdredhur në një distancë prej 1200 metrash me një shpejtësi deri në 10 Mbit / s. Mund të lexoni më shumë rreth kësaj ndërfaqe në "Gjithçka është në rregull", por kompjuterët nuk janë të pajisur me ndërfaqe të tilla. Ndërfaqja RS232 dhe ajo në kompjuterët modernë mund të gjendet mjaft rrallë. Por porta USB është e disponueshme në pothuajse çdo.
Autori jep një diagram praktik të përshtatësit virtual Porta USB në RS485. Dhe gjithashtu RS485 in porta serike USART, i cili gjendet në PIC18F8720 dhe shumë mikrokontrollues të tjerë. Fig. 1. Bukuria e një porti virtual USB është se software në kompjuter mund të shkruani si për portin RS232. Kjo do të thotë që ju mund të kontrolloni portin duke përdorur një kontroll të tillë si MSComm. Në këtë artikull, programi i kontrollit të kompjuterit nuk merret parasysh, prandaj ne do të dërgojmë të dhëna nga kompjuteri duke përdorur terminalin COMPump. Pershkrim i detajuar Puna me këtë terminal u konsiderua në artikull Porta virtuale USB / RS-232, instalimi i drejtuesve u konsiderua gjithashtu në artikull. Nga pikëpamja e softuerit, nuk ndryshon nga USB / RS485, megjithëse RS232 është një marrës i plotë dupleks, dhe RS485 është gjysmë dupleks.
Pra, drejtuesi USB / RS485 ndryshon nga USB / RS232 duke zëvendësuar çipin DD2 fig1 në artikullin ADM213EARS me çipin D103 të tipit SN75176 fig1 të këtij artikulli. Ky mikroqark është një transmetues i plotë gjysmë-dupleks RS485, drejtuesi i daljes është projektuar për + -60 mA rrymë. Mikroqarku ka një pajisje të integruar mbrojtëse nga mbinxehja në nivelin 150 g. C. Impedanca minimale e hyrjes 12kΩ, ndjeshmëria në hyrje 200mV. dhe një histerezë hyrëse prej 50 mV. Algoritmi i funksionimit të marrësit dhe transmetuesit është paraqitur në tabelat 1, 2. Mikroqarku i drejtuesit virtual D101 (FT232BM) ju lejon të lidhni mikroqarkun SN75176 pa modifikuar ndërfaqen e softuerit dhe të punoni me portën RS485 në modalitetin gjysmë të dyfishtë. E vetmja nuancë që duhet marrë parasysh gjatë zhvillimit të një programi në kompjuter është se gjatë transferimit të një bajt mbi ndërfaqen, do të merrni bajtin e transmetuar në marrës, të ashtuquajturën jehonë. Ndërfaqja RS485 është krijuar për të lidhur transmetuesit duke përdorur një kabllo çift të përdredhur në një distancë deri në 1200 metra, megjithatë, në kushte të ndërhyrjeve të forta, tela duhet të vendoset në mburojë.
Tabela 1. transmetues
| D | DE | A | B |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| Z | 0 | Z | Z |
Tabela 2. marrës
| A-B | Inv.RE | R |
| Vid> = 0.2v | 0 | 1 |
-0.2v | 0
|
?
|
|
| Vid<=-0,2в | 0 | 0 |
| X | 1 | Z |
| Hapur | 0 | ? |
Figura 1
Në vend të pajisjes së kontrollit, është gjithashtu e nevojshme të instaloni mikroqarkun e transmetuesit D3 (SN75176). Meqenëse ne e shkruajmë vetë drejtuesin e mikrokontrolluesit, kalojmë nga marrja në transmetim duke përdorur këmbën 39 të portës PORTJ4. Në diagramin e Fig. 1, mikroqarku D2 vepron si një konvertues 10-bit analog në dixhital. Programi në formatin HEX është paraqitur në tabelën 3.
Algoritmi i punës së tij është si më poshtë. Programoni çdo 21 μs. lexon të dhënat nga hyrja ADC dhe shkruan në buferin e brendshëm të përbërë nga 79 bajt. Pas rreth 1.7 ms. Buferi mbushet plotësisht dhe procesi përsëritet. Në këtë rast, për të lexuar këtë bufer nga kompjuteri, është e nevojshme të dërgoni adresën e kësaj pajisjeje. Në rastin tonë, kjo është 0x0A. Pas marrjes së adresës, mikrokontrolluesi do të transferojë 79 bajt në kompjuter. Adresimi është i nevojshëm nëse më shumë se një objekt kontrolli do të lidhet me linjën RS485.
E gjithë pajisja u bë në një dërrasë buke, përveç mikrokontrolluesit. Për të, ju duhet të bëni një tabelë të qarkut të printuar në mënyrë që të mund të bashkoni telat në të. Meqenëse ky mikrokontrollues ka një paketë TQFP80 12x12 mm dhe ka 80 kunja. Pllaka e qarkut të printuar e paraqitur në figurën 2 është prej tekstil me fije qelqi të njëanshme me trashësi 0,5 mm dhe dimensione 35x35 mm. Është e dëshirueshme të bashkoni këtë mikroqark me një stacion saldimi ajri.
Standardi RS-485 u miratua për herë të parë nga Shoqata e Industrisë Elektronike. Sot ai shqyrton karakteristikat elektrike të marrësve dhe transmetuesve të ndryshëm që përdoren në sistemet dixhitale të balancuara.
Cili është ky standard?
RS-485 është emri i një ndërfaqeje të njohur që përdoret në mënyrë aktive në të gjitha llojet e sistemeve të kontrollit industrial për qëllimin e lidhjes së disa kontrollorëve dhe shumë pajisjeve të tjera me njëri-tjetrin. Dallimi kryesor midis kësaj ndërfaqe dhe RS-232 është se ai përfshin kombinimin e disa llojeve të pajisjeve në të njëjtën kohë. Kur përdorni RS-485, shkëmbimi i të dhënave me shpejtësi të lartë ndërmjet disa pajisjeve garantohet duke përdorur një linjë të vetme komunikimi me dy tela në modalitetin gjysmë dupleks. Ai është i përfshirë në industrinë moderne në krijimin e sistemeve të kontrollit të procesit.
Gama dhe shpejtësia
Me ndihmën e standardit të paraqitur, është e mundur të arrihet transmetimi i informacionit me një shpejtësi deri në 10 Mbit / s. Duhet të theksohet se në këtë rast, diapazoni maksimal i mundshëm varet drejtpërdrejt nga shpejtësia e transmetimit të të dhënave. Duhet të theksohet se për të siguruar shpejtësinë maksimale, informacioni mund të transmetohet jo më larg se 120 metra. Në të njëjtën kohë, me një shpejtësi prej 100 kbps, të dhënat transmetohen mbi 1200 metra.
Numri i pajisjeve të kombinuara
Numri i pajisjeve që ndërfaqja RS-485 mund të kombinojë në vetvete varet drejtpërdrejt nga cilat transmetues janë të përfshirë në to. Çdo transmetues lejon kontroll specifik të 32 marrësve standardë. Vërtetë, duhet të jeni të vetëdijshëm se ka marrës me një rezistencë hyrëse që ndryshon nga standardi me 50%, 25% ose më pak. Nëse përdorni këtë pajisje, numri i përgjithshëm i pajisjeve rritet në përputhje me rrethanat.
Konektorët dhe protokollet
Kordoni RS-485 nuk është në gjendje të standardizojë ndonjë format të caktuar të kornizës së të dhënave ose protokoll komunikimi. Si rregull, të njëjtat korniza të përdorura nga RS-232 përdoren për transmetim. Me fjalë të tjera, bitet e të dhënave, bitet e ndalimit dhe fillimit, dhe biti i barazisë, nëse është e nevojshme. Për sa i përket funksionimit të protokolleve të shkëmbimit, në shumicën e sistemeve moderne ai kryhet sipas parimit "master-slave". Kjo do të thotë që një pajisje e caktuar në rrjet vepron si master dhe inicion shkëmbimin e kërkesave për dërgim ndërmjet pajisjeve skllav, të cilat ndryshojnë ndërmjet tyre për nga adresat logjike. Protokolli më i famshëm aktualisht është Modbus RTU. Duhet të theksohet se kablloja RS-485 nuk ka një lloj specifik lidhësi ose instalime elektrike. Me fjalë të tjera, ka lidhje terminale, DB9 dhe të tjerë.
Lidhje
Shpesh, duke përdorur ndërfaqen e paraqitur, haset një rrjet lokal, i cili kombinon njëkohësisht disa lloje transmetuesish. Kur bëni një lidhje RS-485, është e nevojshme të ndërlidhni saktë qarqet e sinjalit. Si rregull, ato quhen A dhe B. Kështu, ndryshimi i polaritetit nuk është një punë e madhe, thjesht pajisjet e lidhura ndalojnë së punuari.
Kur përdorni ndërfaqen RS-485, është e nevojshme të merren parasysh veçori të caktuara të funksionimit të tij. Pra, rekomandimet janë si më poshtë:
1. Mjeti optimal për transmetimin e sinjalit është një kabllo me çift të përdredhur.
2. Skajet e kordonit duhet të mbyllen duke përdorur rezistorë të specializuar terminal.
3. Rrjeti, ku përdoret standardi ose USB RS-485, duhet të vendoset pa degëzime sipas topologjisë së autobusit.
4. Pajisjet duhet të lidhen me kabllon duke përdorur gjatësinë më të shkurtër të mundshme të kabllit.
Marrëveshja
Me ndihmën e rezistorëve të terminalit, standardi ose USB RS-485 garanton përputhjen e plotë të skajit të hapur të kordonit me linjën pasuese. Kjo eliminon plotësisht mundësinë e reflektimit të sinjalit. Rezistenca nominale e rezistorëve e lidhur me rezistencën karakteristike të kabllove dhe telave me çifte të përdredhur është zakonisht rreth 100-120 ohms. Për shembull, kablloja e njohur aktualisht UTP-5, e cila përdoret shpesh në procesin e vendosjes së Ethernetit, ka një rezistencë karakteristike prej 100 ohms.
Për opsionet e tjera kabllore, mund të aplikohen vlerësime të tjera. Rezistorët mund të bashkohen në kunjat e lidhësve të kabllove në pajisjet fundore, nëse është e nevojshme. Nuk ndodh shpesh që rezistorët të instalohen në vetë pajisjen, si rezultat i të cilave duhet të instalohen kërcyes për të lidhur rezistencën. Në këtë rast, kur pajisja është e lidhur, linja nuk përputhet. Për të garantuar funksionimin normal të pjesës tjetër të sistemit, do t'ju duhet të lidhni një prizë përfundimi.
Nivelet e sinjalit
Porti RS-485 miraton një skemë komunikimi të balancuar. Me fjalë të tjera, nivelet e tensionit në qarqet e sinjalit A dhe B ndryshojnë në antifazë. Sensori siguron një nivel sinjali prej 1.5 V, duke marrë parasysh kufirin e ngarkesës. Përveç kësaj, sigurohet një maksimum prej 6 V kur pajisja është në boshe. Niveli i tensionit matet në mënyrë diferenciale. Në vendndodhjen e marrësit, niveli minimal i sinjalit të marrë duhet të jetë së paku 200 mV.
Paragjykim
Kur nuk ka sinjal në qarqet e sinjalit, aplikohet një kompensim i vogël. Ai siguron mbrojtje për marrësin në rast të një alarmi të rremë. Ekspertët këshillojnë të bëni një kompensim pak më shumë se 200 mV, sepse kjo vlerë konsiderohet se korrespondon me zonën e pavlefshme të sinjalit të hyrjes sipas standardit. Në një situatë të tillë, qarku A i afrohet polit pozitiv të burimit dhe qarku B tërhiqet deri te ai i përbashkët.
Shembull
Vlerat e rezistencës llogariten bazuar në paragjykimin e kërkuar dhe tensionin e furnizimit me energji elektrike. Për shembull, nëse dëshironi të merrni një kompensim prej 250 mV me rezistorë terminalë, RT = 120 ohms. Vlen të theksohet se burimi ka një tension prej 12 V. Duke marrë parasysh faktin se në këtë rast dy rezistorë janë të lidhur paralelisht me njëri-tjetrin dhe nuk marrin fare parasysh ngarkesën nga marrësi, rryma e animit arrin 0,0042. Në të njëjtën kohë, rezistenca totale e paragjykimit është 2857 ohms. Në këtë rast Rcm do të jetë rreth 1400 Ohm. Kështu, do t'ju duhet të zgjidhni emërtimin më të afërt. Një shembull do të ishte një rezistencë 1.5 kΩ. Kërkohet për kompensim. Përveç kësaj, përdoret një rezistencë e jashtme 12 volt.
Duhet të theksohet gjithashtu se sistemi ka një dalje të izoluar nga furnizimi me energji i kontrolluesit, i cili është lidhja kryesore në segmentin e vet të qarkut. Vërtetë, ka opsione të tjera për kryerjen e paragjykimit, ku përfshihet një konvertues RS-485 dhe elementë të tjerë, por duhet të keni ende parasysh që nyja që ofron paragjykimin ndonjëherë do të çaktivizohet ose përfundimisht do të hiqet plotësisht nga rrjeti. Kur ekziston një paragjykim, potenciali plotësisht i papunë i qarkut A konsiderohet pozitiv në lidhje me qarkun B. Kjo vepron si një udhëzues kur lidhni pajisje të reja me kabllon pa përdorur shënues teli.
Lidhje elektrike dhe shtrembërim i gabuar
Zbatimi i rekomandimeve të mësipërme bën të mundur arritjen e transmetimit të saktë të sinjaleve elektrike në pika të ndryshme të rrjetit, kur protokolli RS-485 përdoret si bazë. Nëse të paktën një nga kërkesat nuk plotësohet, ndodh shtrembërimi i sinjalit. Deformimet më të dukshme shfaqen kur kursi i shkëmbimit të të dhënave është më i lartë se 1 Mbps. Vërtetë, edhe me shpejtësi më të ulëta, nuk rekomandohet të neglizhoni këto këshilla. Ky rregull vlen edhe gjatë funksionimit normal të rrjetit.
Si të programoni?
Kur programoni aplikacione të ndryshme që punojnë me pajisje të përdorura nga një ndarës RS-485 dhe pajisje të tjera me ndërfaqen e paraqitur, duhet të merren parasysh disa pika të rëndësishme.
Para se të fillojë dorëzimi i parcelës, është e domosdoshme aktivizimi i transmetuesit. Vlen të përmendet se, sipas disa burimeve, lëshimi mund të kryhet menjëherë pas aktivizimit. Përkundër kësaj, disa ekspertë këshillojnë së pari të ndaloni, e barabartë në kohë me shpejtësinë e transmetimit të një kornize. Në këtë rast, programi i saktë i pritjes mund të identifikojë plotësisht gabimet e procesit kalimtar, i cili është në gjendje të kryejë procedurën e normalizimit dhe të përgatitet për marrjen e ardhshme të të dhënave.
Kur të jetë lëshuar bajt-i i fundit i të dhënave, duhet gjithashtu të ndaloni përpara se të shkëputni pajisjen RS-485. Kjo është në një farë kuptimi për shkak të faktit se shpesh ka dy regjistra në të njëjtën kohë në kontrolluesin e portës serike. E para është një hyrje paralele, është krijuar për të marrë informacion. E dyta konsiderohet një dalje zhvendosjeje, përdoret për qëllimin e daljes serike.
Kur kontrolluesi transferon të dhëna, çdo ndërprerje gjenerohet kur regjistri i hyrjes është bosh. Kjo ndodh kur informacioni tashmë është dorëzuar në regjistrin e ndërrimeve, por ende nuk është lëshuar. Kjo është edhe arsyeja që pas përfundimit të transmetimit duhet mbajtur një pauzë e caktuar përpara se të fikni transmetuesin. Duhet të jetë rreth 0,5 bit më i gjatë se korniza në kohë. Gjatë kryerjes së llogaritjeve më të sakta, këshillohet të studiohet më në detaje dokumentacioni teknik i kontrolluesit të portit serik që përdoret.
Është e mundur që transmetuesi, marrësi dhe konverteri RS-485 të jenë të lidhur në një linjë të përbashkët. Kështu, edhe marrësi i vet do të fillojë të perceptojë transmetimin e bërë nga transmetuesi i vet. Ndodh shpesh që kur në sisteme që karakterizohen nga aksesi i rastësishëm në linjë, kjo veçori përdoret për të kontrolluar që të mos ketë përplasje midis dy transmetuesve.
Konfigurimi i formatit të autobusit
Ndërfaqja e paraqitur ka aftësinë për të kombinuar pajisjet në formatin "autobus", kur të gjitha pajisjet janë të lidhura duke përdorur një palë tela. Kjo parashikon që linja e komunikimit duhet të përputhet me rezistorët e fundit të linjës të dy skajeve. Për të siguruar këtë, është e nevojshme të instaloni rezistorë që karakterizohen nga një rezistencë prej 620 ohms. Ata janë montuar gjithmonë në pajisjen e parë dhe të fundit të lidhur me linjën.
Si rregull, pajisjet moderne kanë një rezistencë të integruar të përputhjes. Nëse lind nevoja, mund të lidhet me linjën duke instaluar një kërcyes të veçantë në bordin e pajisjes. Vlen të përmendet se statusi i dorëzimit të kërcyesve është instaluar së pari, kështu që ju duhet t'i hiqni ato nga të gjitha pajisjet, përveç të parës dhe të fundit. Duhet gjithashtu të theksohet se në konvertuesit përsëritës të modelit S2000-PI për një dalje të veçantë, rezistenca e përputhjes aktivizohet duke përdorur një ndërprerës. Sa i përket pajisjeve S2000-KS dhe S2000-K, të cilat karakterizohen nga një rezistencë e integruar e përputhjes, nuk kërkohet kërcyes për ta lidhur atë. Për të siguruar një linjë të gjatë komunikimi, këshillohet të përdorni përsëritës-përsëritës të specializuar, të cilët janë të pajisur paraprakisht me çelësa drejtimi të transmetimit plotësisht automatik.
Konfigurimi i yllit
Të gjitha goditjet në linjën RS-485 konsiderohen të padëshiruara, pasi kjo do të rezultonte në shtrembërim të tepërt të sinjalit. Edhe pse, nga pikëpamja e praktikës, është e mundur të pranohet kjo kur ka një gjatësi të vogël të degës. Në këtë rast, nuk ka nevojë të instaloni rezistorë përfundimtarë në degë të veçanta.
Në një sistem RS-485, ku kontrolli sigurohet duke përdorur një telekomandë, kur rezistorët dhe pajisjet janë të lidhura në të njëjtën linjë, por që furnizohen nga burime të ndryshme, është e nevojshme të kombinohen qarqet 0 V të të gjitha pajisjeve dhe tastiera në në mënyrë që të arrihet barazimi i potencialit të tyre. Kur kjo kërkesë nuk plotësohet, telekomanda është në gjendje të komunikojë me ndërprerje me pajisjet. Kur përdorni tela me disa çifte të përdredhura, nëse është e nevojshme, mund të përdoret një palë plotësisht e lirë për qarkun e barazimit të mundshëm. Përveç kësaj, është e mundur të përdoret çifti i përdredhur i mbrojtur nëse mburoja nuk është e tokëzuar.
Çfarë duhet marrë parasysh?
Në shumicën e rasteve, rryma që rrjedh përmes telit të lidhjes ekuipotenciale konsiderohet të jetë mjaft e vogël. Nëse pajisjet 0 V ose vetë furnizimet me energji janë të lidhura me disa autobusë lokalë tokësorë, atëherë diferenca potenciale midis qarqeve të ndryshme 0 V mund të arrijë disa njësi. Ndonjëherë kjo vlerë është rreth dhjetëra volt, dhe rryma që rrjedh nëpër qarkun e barazimit të potencialit është mjaft domethënëse. Kjo është shpesh arsyeja pse ekziston një lidhje e paqëndrueshme midis telekomandës dhe pajisjeve. Si rezultat, ata madje janë në gjendje të dështojnë.
Prandaj, është e nevojshme të përjashtohet mundësia e tokëzimit të qarkut 0 V, ose tokëzimi i këtij qarku në një pikë specifike. Përveç kësaj, duhet t'i kushtohet vëmendje mundësisë së një ndërlidhjeje midis 0 V dhe qarkut mbrojtës të tokëzimit, i cili është i pranishëm në pajisjet e përdorura në sistemin e alarmit. Duhet të theksohet se në vendet ku karakterizohet nga një mjedis relativisht i rëndë elektromagnetik, është e mundur të lidheni me këtë rrjet duke përdorur një kabllo "të mbrojtura të palëve të përdredhura". Mbetet të theksohet se në këtë situatë, mund të ketë një gamë më të shkurtër kufizuese, sepse kapaciteti i telit konsiderohet të jetë më i lartë.
