RS-485 (Standardi i rekomanduar 485 ose EIA/TIA-485-A) është standardi i rekomanduar për transmetimin e të dhënave mbi një lidhje komunikimi me dy tela, gjysmë të dyfishta, me shumë pika, serike, simetrike. Shoqatat e përbashkëta të zhvillimit: Aleanca e Industrive Elektronike (EIA) dhe Shoqata e Industrisë së Telekomunikacionit (TIA). Standardi përshkruan vetëm shtresat fizike të sinjalizimit (dmth. vetëm shtresa e parë e modelit të ndërlidhjes së sistemeve të hapura OSI). Standardi nuk përshkruan modelin e programit të shkëmbimit dhe protokollet e shkëmbimit. RS-485 u krijua për të zgjeruar aftësitë fizike të ndërfaqes RS232 për të transferuar të dhëna binare.
Emri: Standardi i rekomanduar 485
Karakteristikat elektrike të gjeneratorëve dhe marrësve për përdorim në sistemet e balancuara me shumë pika
Karakteristikat elektrike të gjeneratorëve dhe marrësve për përdorim në sisteme të balancuara me shumë pika.
Zhvilluesi: Shoqata e Industrive Elektronike (EIA). Shoqata e Elektronikës Industriale.
Botimet e standardit:
RS-485A (Edicioni standard i rekomanduar 485: A) viti i daljes 1983.
VNM 485-A viti i daljes 1986.
TIA /VNM 485-A viti i daljes 1998.
TIA /VNM 485-A viti i rishikimit 2003.
ISO/IEC 8482 (1993 aktrim)
Botuesi: ISO, IEC
Emri: Teknologjia e informacionit - Telekomunikacioni dhe shkëmbimi i informacionit ndërmjet Sistemeve - Ndërlidhjet shumëpikëshe të çifteve të përdredhura.
Botime të vjetra:
ISO 8284 (1987 jo aktiv)
ITU-T v.11 (1996 aktrim)
Botues: UNIONI NDËRKOMBËTAR I TELEKOMUNIKACIONIT
Emri: Karakteristikat elektrike për qarqet e balancuara të shkëmbimit me rrymë të dyfishtë që funksionojnë me shpejtësi të sinjalizimit të të dhënave deri në 10 Mbit/s.
Botime të vjetra:
ITU-T v.11 (1993 jo aktiv)
CCITT v.11 (1988 jo aktiv)
ANSI/TIA-485-A (1998 aktrim)
Botuesi: Instituti Kombëtar i Standardeve Amerikane, ANSI
Emri: Karakteristikat elektrike të gjeneratorëve dhe marrësve për përdorim në sistemet dixhitale të balancuara me shumë pika.
Transmetimi i të dhënave gjysmë dupleks dydrejtues. Rrjedha e të dhënave serike transmetohet njëkohësisht vetëm në një drejtim, transmetimi i të dhënave në drejtimin tjetër kërkon ndërrimin e transmetuesit. Transmetuesit zakonisht quhen "drejtues" (shofer), kjo është një pajisje ose qark elektrik që gjeneron një sinjal fizik në anën e transmetuesit.
Kanal komunikimi simetrik. Dy tela sinjali ekuivalent përdoren për të marrë/transmetuar të dhëna. Telat përcaktohen me shkronja latine "A" dhe "B". Këto dy tela bartin shkëmbimin e të dhënave serike në të dy drejtimet (në mënyrë alternative). Kur përdorni një çift të përdredhur, një kanal i balancuar rrit ndjeshëm rezistencën e sinjalit ndaj ndërhyrjeve të modalitetit të zakonshëm dhe shtyp mirë rrezatimin elektromagnetik të krijuar nga sinjali i dobishëm.
Diferenciale (metodë e balancuar e transferimit të të dhënave). Me këtë metodë të transmetimit të të dhënave, ndryshimi i potencialit ndryshon në daljen e transmetuesit, kur transmetohet "1", diferenca e mundshme midis AB-ve është pozitive; kur transmetohet "0", diferenca e mundshme midis AB-ve është negative. Kjo do të thotë, rryma midis kontakteve A dhe B, kur transmeton "0" dhe "1", rrjedh (ekuilibron) në drejtime të kundërta.
Shumëpikëshe. Lejon lidhjen e shumëfishtë të marrësve dhe marrësve në një linjë komunikimi. Në këtë rast, lejohet të lidhet në linjë vetëm një transmetues në një kohë të caktuar, dhe shumë marrës, transmetuesit e mbetur duhet të presin lëshimin e linjës së komunikimit për transmetimin e të dhënave.
Prodhimi i transmetuesit me rezistencë të ulët. Amplifikuesi i tamponit të transmetuesit ka një dalje me rezistencë të ulët, e cila lejon që sinjali të transmetohet në shumë marrës. Kapaciteti standard i ngarkesës së transmetuesit është 32 marrës për transmetues. Përveç kësaj, sinjali aktual përdoret për të operuar "çiftin e përdredhur" (sa më e madhe të jetë rryma e funksionimit të "çiftit të përdredhur", aq më shumë ai shtyp ndërhyrjen e modalitetit të përbashkët në linjën e komunikimit).
Zonë e vdekur. Nëse niveli i sinjalit diferencial ndërmjet kontakteve AB nuk kalon ±200mV, atëherë konsiderohet se nuk ka sinjal në linjë. Kjo rrit imunitetin ndaj zhurmës në transmetimin e të dhënave.
Numri i lejuar i transmetuesve (drejtuesve) 32
Gjatësia maksimale e lidhjes 1200 m (4000 ft)
Shpejtësia maksimale e transferimit 10 Mbps
Dalja minimale e drejtuesit ±1.5V
Dalja maksimale e drejtuesit ±5 V
Rryma maksimale e qarkut të shkurtër të drejtuesit 250 mA
Impedanca e daljes së drejtuesit 54 ohm
Impedanca e hyrjes së drejtuesit 12 kΩ
Rezistenca totale e lejuar e hyrjes 375 Ohm
Gama e vdekur e sinjalit ±200 mV
Niveli i njësisë logjike (Uab) >+200 mV
Niveli zero logjik (Uab) ←200 mV
Impedanca e hyrjes për disa marrës mund të jetë mbi 12 kΩ (ngarkesa e vetme). Për shembull, 48 kOhm (1/4 e një ngarkese të vetme) ose 96 kOhm (1/8), që ju lejon të rritni numrin e marrësve në 128 ose 256. Me impedanca të ndryshme hyrëse të marrësve, është e nevojshme që impedanca totale e hyrjes nuk është më pak se 375 Ohm.
Meqenëse standardi RS-485 përshkruan vetëm shtresën fizike të procedurës së shkëmbimit të të dhënave, të gjitha problemet e shkëmbimit, sinkronizimit dhe shtrëngimit të duarve i caktohen një protokolli më të lartë shkëmbimi. Siç thamë, më shpesh, ky është standardi RS-232 ose protokolle të tjera të sipërme (ModBus, DCON, etj.).
Vetë RS-485 bën vetëm sa vijon:
Konverton sekuencën hyrëse të "1" dhe "0" në një sinjal diferencial.
Transmeton një sinjal diferencial në një linjë komunikimi të balancuar.
Aktivizon ose çaktivizon transmetuesin e shoferit në një sinjal protokolli më të lartë.
Merr një sinjal diferencial nga linja e komunikimit.
Nëse lidhni një oshiloskop me kontaktet A-B kontaktet (RS-485) dhe GND-TDx(RS-232), atëherë nuk do të shihni ndonjë ndryshim në formën e sinjaleve të transmetuara në linjat e komunikimit. Në fakt, forma e valës RS-485 përsërit plotësisht formën e valës RS-232, me përjashtim të përmbysjes (në RS-232, një njësi logjike transmetohet me një tension prej -12 V, dhe në RS-485 +5 V).
Fig.1 Forma e sinjaleve RS-232 dhe RS-485 kur transmetohen dy karaktere "0" dhe "0".
Siç mund të shihet nga Fig. 1, ekziston një konvertim i thjeshtë i niveleve të sinjalit sipas tensionit.
Edhe pse forma e sinjaleve është e njëjtë për standardet e mësipërme, por mënyra e formimit të tyre dhe fuqia e sinjaleve janë të ndryshme.
Fig.2 Formimi i sinjaleve RS-485 dhe RS-232
Shndërrimi i niveleve të sinjalit dhe një mënyrë e re e formimit të tyre bëri të mundur zgjidhjen e një numri problemesh që nuk u morën parasysh gjatë krijimit të standardit RS-232.
Përparësitë e sinjalit fizik RS-485 mbi sinjalin RS-232
Përdoret një furnizim me energji unipolar +5V, i cili përdoret për të fuqizuar shumicën e pajisjeve elektronike dhe mikroqarqeve. Kjo thjeshton dizajnin dhe lehtëson përputhjen e pajisjes.
Fuqia e sinjalit të transmetuesit RS-485 është 10 herë më e madhe se fuqia e sinjalit të transmetuesit RS-232. Kjo ju lejon të lidhni deri në 32 marrës me një transmetues RS-485 dhe në këtë mënyrë të transmetoni të dhëna.
Përdorimi i sinjaleve simetrike, i cili ka një izolim galvanik me potencial zero të rrjetit të furnizimit. Si rezultat, ndërhyrja përjashtohet nga tela e energjisë neutrale (si në RS-232). Duke pasur parasysh mundësinë e transmetuesit për të punuar në një ngarkesë me rezistencë të ulët, bëhet e mundur të përdoret efekti i shtypjes së ndërhyrjes në modalitetin e zakonshëm duke përdorur vetitë e një "çifti të përdredhur". Kjo rrit ndjeshëm gamën e komunikimit. Për më tepër, bëhet e mundur lidhja "e nxehtë" e pajisjes me linjën e komunikimit (megjithëse kjo nuk parashikohet nga standardi RS-485). Vini re se në RS-232, lidhja "e nxehtë" e pajisjes zakonisht çon në dështimin e portit COM të kompjuterit.
Çdo marrës (driver) RS-485 mund të jetë në një nga dy gjendjet: transmetimin e të dhënave ose marrjen e të dhënave. Ndërrimi i drejtuesit RS-485 ndodh me ndihmën e një sinjali të veçantë. Për shembull, Figura 3 tregon shkëmbimin e të dhënave duke përdorur një konvertues AC3 nga Aries. Modaliteti i transduktorit ndërrohet nga sinjali RTS. Nëse RTS=1 (True) AC3 transmeton të dhënat që i vijnë nga porta COM në rrjetin RS-485. Në këtë rast, të gjithë drejtuesit e tjerë duhet të jenë në modalitetin e pranimit (RTS=0). Në thelb, RS-485 është një përforcues i shumëfishtë i tamponit me dy drejtime për sinjalet RS-232.
Fig.3 Një shembull i përdorimit të konvertuesit Aries AC3.
Situata kur më shumë se një drejtues RS-485 në modalitetin e transmetuesit do të funksionojë në të njëjtën kohë çon në humbje të të dhënave. Kjo situatë quhet "përplasje". Për të shmangur përplasjet në kanalet e shkëmbimit të të dhënave, është e nevojshme të përdoren protokolle më të larta (OSI). Të tilla si MODBUS, DCON, DH485, etj. Ose programe që punojnë drejtpërdrejt me RS-232 dhe zgjidhin problemet e përplasjes. Këto protokolle zakonisht quhen protokolle 485. Edhe pse në fakt, baza harduerike e të gjitha këtyre protokolleve është, natyrisht, RS-232. Ai siguron përpunim harduerik të të gjithë rrjedhës së informacionit. Përpunimi i softuerit të rrjedhës së të dhënave dhe zgjidhja e problemeve me përplasjet trajtohen nga protokollet e nivelit më të lartë (Modbus, etj.) dhe softueri.
Le t'i hedhim një vështrim të shpejtë këtyre protokolleve, megjithëse ato nuk kanë lidhje me standardin RS-485. Në mënyrë tipike, protokolli i shtresës së sipërme përfshin një paketë, kornizë ose organizim kornizë të shkëmbimit. Kjo do të thotë, informacioni transmetohet në pjesë të përfunduara logjikisht. Çdo kornizë është domosdoshmërisht e shënuar, d.m.th. fillimi dhe fundi i tij tregohen me karaktere të veçanta. Çdo kornizë përmban adresën e pajisjes, komandën, të dhënat, kontrollin, të cilat janë të nevojshme për organizimin e një shkëmbimi me shumë pika. Për të shmangur përplasjet, zakonisht përdoret skema "udhëheqëse" (master) - "skllav" (skllav). "Master" ka të drejtë të kalojë në mënyrë të pavarur drejtuesin e tij RS-485 në modalitetin e transmetimit, pjesa tjetër e drejtuesve RS-485 punojnë në modalitetin e marrjes dhe quhen "skllav". Në mënyrë që "skllavi" të fillojë të transmetojë të dhëna në linjën e komunikimit, "mjeshtri" i dërgon atij një komandë të veçantë që i jep pajisjes me adresën e specifikuar të drejtën të kalojë drejtuesin e saj në mënyrën e transmetimit për një kohë të caktuar.
Pas dërgimit të një komande aktivizimi te "skllavi", "master" fiket transmetuesin e tij dhe pret një përgjigje nga "skllavi" për një periudhë kohore të quajtur "timeout". Nëse gjatë afatit nuk merret përgjigja nga "skllavi", atëherë "udhëheqësi" përsëri zë linjën e komunikimit. "Udhëheqësi" është zakonisht një program i instaluar në kompjuter. Ekziston gjithashtu një organizim më kompleks i protokolleve të paketave, i cili ju lejon të tradhtoni ciklikisht rolin e "mjeshtrit" nga pajisja në pajisje. Zakonisht pajisjet e tilla quhen "udhëheqës", ose thonë se pajisjet transmetojnë një "shënues". Zotërimi i një "shënuesi" e bën pajisjen "udhëheqëse", por do të duhet ta transferojë atë në një pajisje tjetër rrjeti sipas një algoritmi të caktuar. Në thelb, protokollet e mësipërme ndryshojnë në këto algoritme.
Siç mund ta shohim, protokollet e sipërme kanë një organizim të paketave dhe ekzekutohen në nivelin e softuerit, ato lejojnë zgjidhjen e problemit të "përplasjeve" të të dhënave dhe organizimin shumëpikësh të shkëmbimit të të dhënave.
Shumë kompani prodhojnë transmetues RS485. Zakonisht quhen konvertues RS232 - RS485 ose konvertues RS232-RS485. Për të zbatuar këto pajisje, prodhohen mikroqarqe speciale. Roli i këtyre mikroqarqeve është reduktuar në konvertimin e niveleve të sinjaleve RS232C në nivelin e sinjaleve RS485 (TTL / CMOS) dhe anasjelltas, si dhe në sigurimin e funksionimit gjysmë të dyfishtë.
Sipas metodës së kalimit në mënyrën e transmetimit, pajisjet dallohen:
Ndërrimi me një sinjal të veçantë. Për të kaluar në modalitetin e transmetimit, duhet të vendosni një sinjal aktiv në një hyrje të veçantë. Zakonisht ky është sinjali RST (port COM). Këta marrës tani janë të rrallë. Por, megjithatë, ato ndonjëherë nuk janë të këmbyeshme. Supozoni se ju duhet të dëgjoni shkëmbimin e të dhënave midis kontrollorëve të pajisjeve industriale. Në të njëjtën kohë, marrësi juaj nuk duhet të kalojë në modalitetin e transmetimit, në mënyrë që të mos krijojë një përplasje në këtë rrjet. Përdorimi i transmetuesit me ndërrimi automatik nuk lejohet këtu. Një shembull i një konverteri të tillë është Aries AC3.
Me ndërrim automatik dhe pa kontrolluar statusin e linjës. Konvertuesit më të zakonshëm që kalojnë automatikisht kur një sinjal informacioni shfaqet në hyrjen e tyre. Megjithatë, ata nuk kontrollojnë ngarkesën e linjës së komunikimit. Këta konvertues kërkojnë përdorim të kujdesshëm për shkak të potencialit të lartë për përplasje. Një shembull i konvertuesit Aries AC3M.
Me ndërrim automatik dhe kontroll të statusit të linjës. Konvertuesit më të avancuar që mund të transmetojnë të dhëna në rrjet vetëm nëse rrjeti nuk është i zënë me marrës të tjerë dhe ka një sinjal informacioni në hyrje.
Fig.4 Diagrami skematik i AC3 Aries.
Figura 4 tregon një diagram skematik të konvertuesit AC3 Aries. Ky konvertues ka një sinjal të veçantë për të aktivizuar mënyrën e transferimit të të dhënave. Si sinjal kontrolli përdoret sinjali i daljes së portit COM RST. Nëse RST=1 (+12V) konverteri transmeton të dhëna nga TD(porta COM) në rrjetin RS485, nëse RST=0 (-12V), atëherë të dhënat merren nga rrjeti RS-485 në hyrjen RD (porta COM). Konvertuesi punon nga një rrjet industrial i rrymës alternative me një tension prej 220 volt. Njësia e furnizimit me energji të konvertuesit është bërë sipas një qarku impuls të bazuar në mikroqarkun TOR232N (DA1). Furnizimi me energji elektrike siguron dy tensione të pavarura +5V. Çipi MAX232N (DD1) përdoret për të marrë dhe konvertuar sinjale të polarizuara RS232 (±12V) në sinjale unipolare TTL/CMOS (+5V). Ky mikroqark është interesant në atë që fuqizohet nga një tension unipolar prej +5 V dhe ka burime të integruara të tensionit që janë të nevojshme për të punuar me sinjale polare prej ±12 V. Për funksionimin korrekt të burimeve të tensionit të integruar, të jashtëm kondensatorët C14, C15, C17, C18 janë të lidhur me çipin MAX232N. Për më tepër, mikroqarku ka dy konvertues të nivelit të sinjalit RS-232C në TTL / CMOS në të dy drejtimet.
Qëllimi i sinjaleve:
RST - për të kaluar konvertuesin në modalitetin e transmetimit/marrjes
TD - transferimi i të dhënave nga RS232 në RS485
RD - marrja e të dhënave në RS232 nga RS485
Më tej, sinjalet RS232 të konvertuara në nivelin TTL / CMOS furnizohen me optoçiftuesit 6N137, të cilët ofrojnë izolim galvanik të sinjaleve RS232 dhe RS485. Për të transmetuar/marrë të dhëna në anën e ndërfaqes RS485, përdoret çipi DS75176 (transmetuesi me shumë pika RS485). Ky mikroqark mundësohet nga një burim i veçantë +5 V. Mikroqarku është një përforcues sinjali i nivelit TTL / COMOS me ndërrim të drejtimit të transferimit. Daljet e DS75176 janë të lidhura me kunjat A dhe B përmes rezistencave 100 ohm, gjë që siguron një rrymë qarku të shkurtër A-B prej 250 mA. Fuqia e sinjalit RS485 është rreth 10 herë më e madhe se ajo e sinjalit RS232. Ky mikroqark përforcon sinjalin në fuqinë e dëshiruar dhe siguron funksionim gjysmë të dyfishtë.
Rrjeti RS-485 është i ndërtuar mbi një skemë të autobusit (bus) serial, d.m.th. pajisjet në rrjet lidhen në seri me kabllo simetrike. Në këtë rast, skajet e linjave të komunikimit duhet të ngarkohen me rezistorë fundorë - "terminatorë", vlera e të cilave duhet të jetë e barabartë me rezistencën e valës së kabllit të komunikimit.
Terminatorët kryejnë funksionet e mëposhtme:
Zvogëloni reflektimin e sinjalit nga fundi i linjës së komunikimit.
Siguroni rrymë të mjaftueshme në të gjithë linjën e komunikimit për të shtypur zhurmën e modalitetit të zakonshëm me kabllo me çift të përdredhur.
Nëse distanca e segmentit të rrjetit i kalon 1200 m ose numri i drejtuesve në segment është më shumë se 32, duhet të përdorni një përsëritës për të krijuar segmentin tjetër të rrjetit. Në këtë rast, çdo segment i rrjetit duhet të lidhet me terminatorët. Në këtë rast, një segment rrjeti konsiderohet të jetë një kabllo midis një pajisjeje skajore dhe një përsëritësi ose midis dy përsëritësve.
Standardi RS-485 nuk specifikon se çfarë lloj kablloje të balancuar duhet të përdoret, por përdoret kabllo de facto me çifte të përdredhura me një rezistencë karakteristike prej 120 ohms.
Figura 6 Kabllo industriale Belden 3106A për rrjetet RS485
Rekomandohet të përdorni kabllo industriale Belden3106A për vendosjen e rrjeteve RS485. Ky kabllo ka një rezistencë karakteristike prej 120 ohms dhe një mburojë të dyfishtë të përdredhur. Kablloja Belden3106A përmban 4 tela. Telat portokalli dhe të bardhë janë një palë e përdredhur e mbrojtur simetrike. Teli blu i kabllit përdoret për të lidhur furnizimet me energji zero potencial të pajisjeve në rrjet dhe quhet "i përbashkët" (Përbashkët). Teli pa izolim përdoret për tokëzimin e mbështjellësit të kabllit dhe quhet "kullues" (Drain). Në segmentin e rrjetit, teli i kullimit tokëzohet përmes rezistencës në shasinë e pajisjes, nga një skaj i segmentit, me qëllim që të parandalohet rrjedha e rrymave të humbura përmes mbështjellësit të kabllit, në potenciale të ndryshme të tokës në pika të largëta.
Në mënyrë tipike, terminatori dhe rezistenca mbrojtëse e tokës ndodhet brenda pajisjes. Ju duhet t'i lidhni ato në mënyrë korrekte duke përdorur kërcyesit ose çelësat. Referojuni dokumentacionit teknik të prodhuesit të pajisjes për një përshkrim të këtyre lidhjeve.
Figura 7 Diagrami i instalimeve elektrike 1747-AIC (Allen Bradley)
Figura 7 tregon lidhjet kabllore me pajisjet e ndërmjetme të segmentit të rrjetit. Për instrumentin e parë në segmentin e rrjetit DH-485, duhet të instaloni kërcyesin 5-6 (kjo lidh terminalin 120 ohm që është brenda instrumentit 1747-AIC) dhe kërcyesin 1-2 (lidh telin e shkarkimit me shasinë e instrumentit përmes rezistencë e brendshme). Për pajisjen e fundit në segmentin e rrjetit, ju duhet vetëm të instaloni kërcyesin 5-6 (lidhni terminatorin)
Kur përdoren kabllo të tjera të balancuara, veçanërisht kur nuk dihet impedanca karakteristike e tyre, madhësia e terminatorëve zgjidhet në mënyrë empirike. Për ta bërë këtë, duhet të instaloni oshiloskopin në mes të segmentit të rrjetit. Duke kontrolluar formën e pulseve drejtkëndore të transmetuara nga njëri prej drejtuesve, mund të konkludojmë se është e nevojshme të rregulloni vlerën e rezistencës së terminatorit.
Ndërfaqja RS-485 është bërë ndërfaqja kryesore fizike për rrjetet industriale të të dhënave. Protokollet si ModBus, ProfiBus DP, DCON, DH-485 punojnë në shtresën fizike RS-485.
Protokollet industriale të transferimit të të dhënave shpesh klasifikohen nga prodhuesit. Informacioni mbi një protokoll të caktuar komunikimi duhet të mblidhet pak nga pak.
Një specialist që punon me rrjetet industriale ka nevojë për një program për të lexuar të gjithë informacionin e transmetuar në rrjetet e informacionit. Sekretet kryesore të protokolleve industriale mund të zbulohen vetëm përmes një analize gjithëpërfshirëse të të dhënave të transmetuara dhe të marra. Programi ComRead v.2.0 është krijuar për të ruajtur dhe shfaqur të dhënat dhe sinjalet e shërbimit të transmetuara në rrjetet e informacionit që funksionojnë sipas RS-232, RS-485, Bell-202, etj. Programi jo vetëm që ruan të gjithë informacionin, por gjithashtu krijon një baza kohore e të dhënave dhe sinjaleve të shërbimit. Programi ComRead v.2.0 skanon kanalin e informacionit pa ndikuar në funksionimin e tij, domethënë funksionon në mënyrën e dëgjimit të mediumit të transmetimit fizik. Përveç kësaj, programi mund të funksionojë në modalitetin e përkthyesit të sinjalit të të dhënave dhe shërbimit. Në të njëjtën kohë, ai bëhet pjesë e drejtpërdrejtë e kanalit të komunikimit të informacionit. Më shumë detaje rreth programit mund të gjenden këtu.
Aftësia e transmetimit.
Lidhje me shumë pika.
Disavantazhet e RS485
Konsumi i madh i energjisë.
Mungesa e sinjaleve të shërbimit.
Mundësia e përplasjeve.
Standardi RS-485 u miratua për herë të parë nga Shoqata e Industrive 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 të proceseve industriale për të lidhur disa kontrollues dhe shumë pajisje 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, komunikimi me shpejtësi të lartë ndërmjet disa pajisjeve garantohet duke përdorur një linjë të vetme komunikimi me dy tela në modalitetin gjysmë dupleks. Ajo është e 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 shpejtësi deri në 10 Mbps. 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 në më shumë se 1200 metra.
Numri i pajisjeve të lidhura
Numri i pajisjeve që ndërfaqja RS-485 mund të kombinojë drejtpërdrejt varet nga ajo se cilët transmetues janë të përfshirë në to. Çdo transmetues siguron kontroll specifik të 32 marrësve standardë. Vërtetë, duhet të jeni të vetëdijshëm se ka marrës me një rezistencë hyrëse që është 50%, 25% ose më pak e ndryshme nga standardi. Nëse përdorni këtë pajisje, numri i përgjithshëm i pajisjeve rritet në përputhje me rrethanat.
Konektorët dhe protokollet
Kablloja RS-485 nuk është në gjendje të standardizojë ndonjë format specifik të kornizës së informacionit ose protokoll komunikimi. Si rregull, korniza të ngjashme përdoren për përkthim siç përdoret nga RS-232. Me fjalë të tjera, bit të dhënash, bit stop dhe start, dhe një bit barazie, nëse nevojitet. Sa i përket funksionimit të protokolleve të shkëmbimit, në shumicën e sistemeve moderne ai kryhet sipas parimit "zot-skllav". Kjo do të thotë se një pajisje e caktuar në rrjet vepron si mjeshtër dhe iniciues i shkëmbimit të dërgimit të kërkesave ndërmjet pajisjeve skllav, të cilat ndryshojnë nga njëra-tjetra në adresat logjike. Protokolli më i njohur aktualisht është Modbus RTU. Duhet të theksohet se kablloja RS-485 nuk ka një lloj të veçantë lidhësi ose pinout. Me fjalë të tjera, ka lidhje terminale, DB9 dhe të tjerë.
Lidhje
Shpesh, duke përdorur ndërfaqen e paraqitur, haset një rrjet lokal që kombinon njëkohësisht disa lloje transmetuesish. Kur bëni një lidhje RS-485, është e nevojshme të kombinoni saktë qarqet e sinjalit me njëri-tjetrin. Si rregull, ato quhen A dhe B. Kështu, ndryshimi i polaritetit nuk është asgjë për t'u shqetësuar, 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 një sinjali është një kabllo e bazuar në një palë të përdredhur.
2. Skajet e kordonit duhet të mbyllen me ndihmën e rezistorëve të specializuar të terminalit.
3. Një rrjet që përdor standardin ose USB RS-485 duhet të vendoset pa shtytje në një topologji autobusi.
4. Pajisjet duhet të lidhen në kabllo me kabllo me gjatësi sa më të shkurtër të mundshme.
Koordinimi
Me ndihmën e rezistorëve fundorë, 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 të lidhur me rezistencën karakteristike të kabllit dhe telave të bazuar në çift të përdredhur, si rregull, është rreth 100-120 ohms. Për shembull, kablloja e njohur aktualisht UTP-5, e cila përdoret shpesh në procesin e instalimit të Ethernetit, ka një rezistencë karakteristike prej 100 ohms.
Sa për opsionet e tjera të kabllove, mund të aplikohet një vlerësim i ndryshëm. Nëse kërkohet, rezistorët mund të ngjiten në kunjat lidhëse të kabllove në pajisjet fundore. Rrallëherë, rezistorët janë montuar në vetë pajisjen, si rezultat i të cilave duhet të instalohen kërcyes për të lidhur rezistencën. Në këtë rast, kur lidhet një pajisje, linja nuk përputhet. Për të siguruar funksionimin normal të pjesës tjetër të sistemit, do t'ju duhet të lidhni një prizë që përputhet.
Nivelet e sinjalit
Porti RS-485 miraton një skemë të balancuar të transmetimit të të dhënave. Me fjalë të tjera, nivelet e tensionit në qarqet e sinjalit A dhe B ndryshojnë në antifazë. Me ndihmën e sensorit, sigurohet një nivel sinjali prej 1.5 V, duke marrë parasysh ngarkesën maksimale. Përveç kësaj, nuk sigurohet më shumë se 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 vërehet asnjë sinjal në qarqet e sinjalit, aplikohet një paragjykim i lehtë. Ai siguron mbrojtje për marrësin në rast të një alarmi të rremë. Ekspertët këshillojnë të kompensoni pak më shumë se 200 mV, sepse kjo vlerë konsiderohet se korrespondon me zonën e pasigurisë së 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
Bazuar në paragjykimin e kërkuar dhe tensionin e furnizimit me energji elektrike, llogariten vlerat e rezistencës. Për shembull, nëse dëshironi të merrni një kompensim prej 250 mV me rezistorë fundorë, RT = 120 ohms. Duhet theksuar se burimi ka një tension prej 12 V. Duke marrë parasysh faktin se në këtë rast dy rezistorë janë të lidhur paralel me njëri-tjetrin dhe nuk marrin parasysh ngarkesën nga marrësi, rryma e paragjykimit arrin në 0,0042. Në të njëjtën kohë, rezistenca totale e qarkut të paragjykimit është 2857 ohms. Rcm në këtë rast do të jetë rreth 1400 ohms. Kështu, do t'ju duhet të zgjidhni emërtimin më të afërt. Një shembull do të jetë një rezistencë 1.5 kΩ. Është e nevojshme për zhvendosje. Përveç kësaj, përdoret një rezistencë e jashtme 12 volt.
Duhet gjithashtu të theksohet se sistemi ka një dalje të izoluar të furnizimit me energji të kontrolluesit, i cili është lidhja kryesore në segmentin e vet të qarkut. Vërtetë, ka opsione të tjera për kryerjen e kompensimit, ku përfshihet një konvertues RS-485 dhe elementë të tjerë, megjithatë, duhet të merret parasysh se nyja që siguron kompensimin ndonjëherë do të fiket ose përfundimisht do të hiqet plotësisht nga rrjeti . Kur ka një zhvendosje, potenciali i qarkut A në boshe të plotë supozohet të jetë pozitiv në lidhje me qarkun B. Kjo vepron si një udhëzues kur pajisjet e reja lidhen me kabllon pa përdorimin e shenjave të telit.
Lidhje e gabuar dhe shtrembërim
Zbatimi i rekomandimeve të treguara më sipër bën të mundur arritjen e transmetimit të saktë të sinjaleve elektrike në pika të ndryshme të rrjetit kur përdoret protokolli RS-485 si bazë. Nëse të paktën një nga kërkesat nuk plotësohet, ndodh shtrembërimi i sinjalit. Deformimet më të dukshme shfaqen kur kursi i shkëmbimit të informacionit është mbi 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 duke përdorur 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 që së pari të bëni pauzë, e barabartë në kohë me shpejtësinë e transmetimit të një kornize. Në këtë rast, programi i saktë i marrjes mund të ketë kohë për të identifikuar 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 fikni pajisjen RS-485. Kjo është në një farë kuptimi për shkak të faktit se kontrolluesi i portës serike shpesh ka dy regjistra në të njëjtën kohë. E para është një hyrje paralele, është krijuar për të marrë informacion. E dyta konsiderohet si një dalje zhvendosjeje, përdoret për qëllimin e prodhimit vijues.
Gjatë transmetimit të të dhënave nga kontrolluesi, çdo ndërprerje gjenerohet kur regjistri i hyrjes është bosh. Kjo ndodh kur informacioni është dhënë tashmë 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. Kur bëni përllogaritje më të sakta, këshillohet të studioni më në detaje dokumentacionin teknik të kontrolluesit të portës serike 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 kryer nga transmetuesi i vet. Ndodh shpesh që kur në sisteme që karakterizohen nga aksesi i rastësishëm në linjë, kjo veçori përdoret kur kontrollohet mungesa e një përplasjeje 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 domosdoshmërisht të përputhet me rezistorët fundorë 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 përfundimtare. Nëse është e nevojshme, mund të lidhet me linjën duke instaluar një kërcyes të veçantë në bordin e pajisjes. Vlen të përmendet se kërcyesit janë instaluar fillimisht në gjendjen e dorëzimit, 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 përfundimtare e integruar, nuk kërkohet kërcyes për ta lidhur atë. Për të siguruar një lidhje të gjatë, është e dëshirueshme të përdoren përsëritës-përsëritës të specializuar, të cilët janë të pajisur paraprakisht me ndërrim të drejtimit plotësisht automatik të transmetimit.
Konfigurimi i yllit
Të gjitha nxitjet në linjën RS-485 konsiderohen të padëshirueshme, pasi kjo do të rezultonte në shtrembërim të tepërt të sinjalit. Edhe pse, për sa i përket praktikës, është e mundur të lejohet kjo kur ka një gjatësi të vogël dege. Kjo nuk kërkon instalimin e rezistorëve përfundimtarë në degë individuale.
Në sistemin RS-485, ku kontrolli sigurohet duke përdorur tastierën, kur rezistorët dhe pajisjet janë të lidhura në të njëjtën linjë, por të mundësuar nga burime të ndryshme, është e nevojshme të kombinohen qarqet 0 V të të gjitha pajisjeve dhe konsolës në mënyrë që të arrijnë barazimin e potencialeve të tyre. Kur kjo kërkesë nuk plotësohet, telekomanda mund të ketë komunikim të ndërprerë me pajisjet. Kur përdorni një tel me disa çifte të përdredhura, një palë plotësisht e lirë mund të përdoret për qarkun e barazimit të potencialit, nëse është e nevojshme. Për më tepër, është e mundur të përdorni një kabllo çift të përdredhur të mbrojtur nëse nuk ka tokëzim mbrojtës.
Çfarë duhet marrë parasysh?
Në shumicën e rasteve, rryma që rrjedh nëpër telin e barazimit të potencialit konsiderohet të jetë mjaft e vogël. Nëse pajisjet 0 V ose vetë burimet e energjisë 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 në dhjetëra volt, dhe rryma që rrjedh nëpër qarkun e barazimit të mundshëm është mjaft domethënëse. Shpesh kjo është arsyeja që ka një lidhje të paqëndrueshme midis telekomandës dhe pajisjeve. Si rezultat, ata madje janë në gjendje të dështojnë.
Kështu, është e nevojshme të përjashtohet mundësia e tokëzimit të qarkut 0 V, ose të tokëzohet ky qark në një pikë të caktuar. Përveç kësaj, duhet të merret parasysh mundësia e një lidhjeje 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 objektet ku është tipik një mjedis relativisht i vështirë elektromagnetik, është e mundur të lidheni me këtë rrjet duke përdorur një kabllo çift të përdredhur të mbrojtur. Mbetet të theksohet se në këtë situatë mund të ketë një gamë më të vogël kufizuese, sepse kapaciteti i telit konsiderohet të jetë më i lartë.
Bërja e modeleve RS-485 të hollë është e lehtë nëse kuptoni se si të ruani cilësi të mirë komunikimi në të njëjtën kohë. Ky artikull mbulon faktet, mitet dhe shakatë e këqija për të cilat duhet të jeni të vetëdijshëm për të arritur këtë qëllim.
Në automatizimin industrial dhe sistemet e automatizimit të ndërtesave, një numër i pajisje në distancë mbledhjen e të dhënave, të cilat transmetojnë dhe marrin informacion përmes një moduli qendror që u ofron akses në të dhëna përdoruesve dhe përpunuesve të tjerë. Regjistruesit e të dhënave dhe lexuesit janë tipikë për aplikacione të tilla. Një linjë pothuajse ideale e të dhënave për këtë qëllim përcaktohet nga standardi RS-485, i cili lidh pajisjet e marrjes së të dhënave me kabllo me çifte të përdredhur.
Meqenëse shumë nga RS-485 DAQ janë pajisje kompakte, të pavarura, me bateri, nevojiten masa për të reduktuar konsumin e tyre të energjisë për të kontrolluar shpërndarjen e nxehtësisë dhe për të zgjatur jetëgjatësinë e baterisë. Në mënyrë të ngjashme, kursimet e energjisë janë të rëndësishme për pajisjet e veshura dhe aplikacionet e tjera që përdorin ndërfaqen RS-485 për të shkarkuar të dhëna në CPU.
Seksioni i mëposhtëm është menduar kryesisht për ata që nuk janë të njohur me RS-485.
RS-485: historia dhe përshkrimi
Standardi RS-485 u zhvillua së bashku nga dy shoqata prodhuesish: Shoqata e Industrive Elektronike (EIA) dhe Shoqata e Industrisë së Telekomunikacionit (TIA). VNM-ja dikur shënonte të gjitha standardet e saj me prefiksin "RS" (Standardi i rekomanduar). Shumë inxhinierë vazhdojnë të përdorin këtë emërtim, megjithatë VNM/TIA ka zëvendësuar zyrtarisht "RS" me "EIA/TIA" për të bërë më të lehtë identifikimin e origjinës së standardeve të tyre. Sot, shtesa të ndryshme të standardit RS-485 mbulojnë një shumëllojshmëri të gjerë aplikimesh.
Standardet RS-485 dhe RS-422 kanë shumë të përbashkëta dhe për këtë arsye shpesh ngatërrohen. Tabela 1 i krahason ato. RS-485, i cili përcakton komunikimin gjysmë-dupleks dydrejtues, është i vetmi standard EIA/TIA që lejon marrës dhe drejtues të shumtë në konfigurimet e autobusit. EIA/TIA-422, nga ana tjetër, përcakton një drejtues të vetëm të njëanshëm me marrës të shumëfishtë. Elementet RS-485 janë të pajtueshëm me prapavijë dhe të këmbyeshëm me homologët e tyre RS-422, megjithatë drejtuesit RS-422 nuk duhet të përdoren në sistemet e bazuara në RS-485 pasi nuk mund të heqin dorë nga kontrolli i autobusit.
Tabela 1. Standardet RS-485 dhe RS-422
| RS-422 | RS-485 | |
| Mënyra e punës | Diferenciale | Diferenciale |
| Numri i lejuar i Tx dhe Rx | 1 Tx, 10 Rx | 32 Tx, 32 Rx |
| Gjatësia maksimale e kabllit | 1200 m | 1200 m |
| Shpejtësia maksimale e transferimit të të dhënave | 10 Mbps | 10 Mbps |
| Gama minimale e daljes së drejtuesit | ±2V | ± 1,5 V |
| Gama maksimale e daljes së drejtuesit | ±5V | ±5V |
| Rryma maksimale e qarkut të shkurtër të drejtuesit | 150 mA | 250 mA |
| Rezistenca ndaj ngarkesës Tx | 100 ohm | 54 ohm |
| Ndjeshmëria e hyrjes Rx | ± 200 mV | ± 200 mV |
| Impedanca maksimale e hyrjes Rx | 4 kOhm | 12 kOhm |
| Gama e tensionit të hyrjes Rx | ±7V | -7 V në +12 V |
| Logic një nivel Rx | > 200 mV | > 200 mV |
| Niveli logjik zero Rx | < 200 мВ | < 200 мВ |
Mbrojtja ESD
Sinjalizimi diferencial në sistemet RS-485 dhe RS-422 siguron transmetim të besueshëm të të dhënave në prani të zhurmës dhe hyrjet diferenciale të marrësve të tyre mund të refuzojnë gjithashtu tensione të rëndësishme të modalitetit të përbashkët. Megjithatë, duhen marrë masa shtesë për t'u mbrojtur nga nivelet dukshëm më të larta të tensionit që zakonisht lidhen me shkarkimin elektrostatik (ESD).
Kapaciteti i ngarkuar i trupit të njeriut lejon një person të shkatërrojë një qark të integruar thjesht duke e prekur atë. Një kontakt i tillë mund të ndodhë lehtësisht kur vendosni dhe lidhni një kabllo ndërfaqeje. Për të mbrojtur kundër efekteve të tilla të dëmshme, çipat e ndërfaqes MAXIM përfshijnë "Strukturat ESD". Këto struktura mbrojnë daljet e transmetuesit dhe hyrjet e marrësit në transmetuesit RS-485 nga nivelet ESD deri në ±15kV.
Për të siguruar mbrojtjen e pretenduar të ESD-së, Maxim teston shumë herë prizat e fuqisë pozitive dhe negative në hapat 200 V për të verifikuar konsistencën e nivelit deri në ±15 kV. Pajisjet në këtë klasë (që plotësojnë specifikimet e modelit të trupit të njeriut ose IEC 1000-4-2) shënohen me një prapashtesë shtesë "E" në emërtimin e produktit.
Kapaciteti i ngarkesës së një drejtuesi RS-485/RS-422 përcaktohet në terma të një ngarkese njësi, e cila nga ana tjetër përcaktohet si impedanca hyrëse e një marrësi të vetëm standard RS-485 (12 kΩ). Kështu, një drejtues standard RS-485 mund të drejtojë 32 ngarkesa njësi (32 ngarkesa paralele 12 kΩ). Sidoqoftë, për disa marrës RS-485, impedanca e hyrjes është më e lartë - 48 kΩ (1/4 njësi e ngarkesës) ose edhe 96 kΩ (1/8 njësi e ngarkesës) - dhe, në përputhje me rrethanat, 128 ose 256 marrës të tillë mund të lidhen me një autobus menjëherë.. Mund të lidhni çdo kombinim të llojeve të marrësve për sa kohë që impedanca e tyre paralele nuk i kalon 32 ngarkesa njësi (d.m.th., një rezistencë totale prej të paktën 375 ohms).
Pasojat e shpejtësive të larta
Transferimet më të shpejta kërkojnë shpejtësi më të larta të lëvizjes në daljen e drejtuesit, dhe këto nga ana e tyre prodhojnë nivele më të larta të ndërhyrjes elektromagnetike (EMI). Disa transmetues RS-485 minimizojnë EMI duke kufizuar shpejtësinë e tyre të goditjes. Shpejtësitë më të ngadalta të lëvizjes ndihmojnë gjithashtu në kontrollin e reflektimeve të shkaktuara nga kalimet e shpejta, shpejtësitë e larta të të dhënave ose lidhjet e gjata. Çelësi për të minimizuar reflektimet është përdorimi i rezistorëve fundorë me vlera që përputhen me rezistencën karakteristike të kabllit. Për kabllot e rregullta RS-485 (çifti i përdredhur 24AWG), kjo do të thotë të vendosni rezistorë 120 ohm në të dy skajet e lidhjes.
Ku shkon gjithë fuqia?
Një burim i dukshëm i humbjes së energjisë është rryma qetësuese e transmetuesit (IQ), e cila reduktohet shumë në pajisjet moderne. Tabela 2 krahason rrymat qetësuese të transmetuesve CMOS me fuqi të ulët me standardin e industrisë 75176.
Tabela 2. Krahasimi i rrymave të rrjedhjes për marrës të ndryshëm RS-485
Një karakteristikë tjetër e konsumit të energjisë për transmetuesit RS-485 ndodh kur nuk ka ngarkesë, dalja e drejtuesit është e aktivizuar dhe një sinjal i hyrjes periodike është i pranishëm. Meqenëse linjat e hapura në RS-485 duhet të shmangen në çdo kohë, drejtuesit i "goditin" strukturat e tyre të daljes sa herë që dalja ndërrohet. Kjo ndezje e shkurtër e të dy transistorëve të daljes shkakton menjëherë një rritje të energjisë. Një kondensator hyrës mjaft i madh zbut këto rritje, duke prodhuar një rrymë RMS që rritet me shpejtësinë e të dhënave deri në vlerën e saj maksimale. Për marrës MAX1483, ky maksimum është afërsisht 15 mA.
Lidhja e një transmetuesi standard RS-485 me një ngarkesë minimale (një marrës më shumë, dy rezistorë fundorë dhe dy rezistorë mbrojtës) ju lejon të matni varësinë e rrymës së furnizimit nga shpejtësia e të dhënave në kushte më realiste. Figura 2 tregon shpejtësinë ICC kundrejt baud-it për MAX1483 në kushtet e mëposhtme: rezistorë standarde 560 ohm, 120 ohm dhe 560 ohm, VCC = 5V, DE = /RE\ = VCC dhe 300 m kabllo.
Siç mund ta shihni nga Figura 2, tërheqja aktuale rritet në rreth 37 mA edhe me shpejtësi jashtëzakonisht të ulëta të të dhënave; kjo është shkaktuar kryesisht nga shtimi i rezistorëve fundorë dhe rezistorëve të paragjykimit mbrojtës. Për aplikimet me fuqi të ulët, kjo duhet të tregojë rëndësinë e llojit të negociatave të përdorura, si dhe mënyrën se si arrihet toleranca ndaj gabimeve. Toleranca e gabimeve diskutohet në seksionin vijues, dhe pershkrim i detajuar marrëveshja është e disponueshme në seksionin "Shakatë e liga të marrëveshjes".
toleranca ndaj gabimeve
Me tensione në hyrjet e marrësve RS-485 në intervalin nga -200mV në +200mV, gjendja e daljes mbetet e papërcaktuar. Me fjalë të tjera, nëse tensioni diferencial në anën RS-485 në një konfigurim gjysmë të dyfishtë është 0V dhe asnjë transmetues nuk është në linjë (ose lidhja është e mbyllur), atëherë një logjik dhe një zero logjike në dalje janë njësoj. gjasa. Për të siguruar një gjendje të caktuar daljeje në kushte të tilla, shumica e transmetuesve modernë RS-485 kërkojnë instalimin e rezistorëve mbrojtës të paragjykimit: një rezistencë për të vendosur nivelin fillestar të lartë (tërheqje) në njërën linjë (A) dhe nivelin e ulët (tërheqje) në tjetrën. (B), siç tregohet më poshtë në Figurën 1. Historikisht, rezistorët e paragjykimit të sigurisë në shumicën e qarqeve janë specifikuar me një vlerë prej 560 ohms, megjithatë, për të reduktuar humbjen e energjisë (kur përfundimi bëhet vetëm në njërën skaj të lidhjes), kjo vlerë mund të rritet në afërsisht 1.1 kΩ. Disa zhvillues instalojnë rezistorë me vlera nga 1,1 kΩ në 2,2 kΩ në të dy skajet. Këtu duhet të gjejmë një kompromis midis imunitetit të zhurmës dhe konsumit të energjisë.
Figura 1. Tre rezistorë të jashtëm formojnë qarkun e paragjykimit përfundimtar dhe mbrojtës për këtë marrës RS-485.
Figura 2. Rryma e furnizimit të marrësit MAX1483 kundrejt shpejtësisë së të dhënave.
Prodhuesit e transmetuesve RS-485 e kanë eliminuar më parë nevojën për rezistorë të animit të jashtëm duke ofruar rezistorë të brendshëm me paragjykim pozitiv nëpër hyrjet e marrësit, por kjo qasje ka qenë efektive vetëm për zgjidhjen e problemit të qarkut të hapur. Rezistencat pozitive të paragjykimit të përdorura në këta marrës pseudo-defekt ishin shumë të dobëta për të vendosur nivelin e daljes së marrësit në një autobus të përputhur. Përpjekjet e tjera për të shmangur përdorimin e rezistorëve të jashtëm duke ndryshuar pragjet e marrësit në 0V dhe -0.5V shkelën specifikimin RS-485.
Familja e marrësve MAX3080 dhe MAX3471 e Maxim i zgjidhi të dyja këto probleme duke siguruar një interval të saktë të ndjeshmërisë së pragut prej -50mV deri në -200mV, duke eliminuar kështu nevojën për rezistorë të paragjykimit të sigurisë duke ruajtur përputhjen e plotë me standardin RS-485. Këto IC sigurojnë që 0V në hyrjen e marrësit do të bëjë që prodhimi të shkojë lart. Për më tepër, ky dizajn garanton një gjendje të njohur të daljes së marrësit si për kushtet e linjës së mbyllur ashtu edhe për atë të thyer.
Siç tregohet në tabelën 2, transmetuesit ndryshojnë shumë në vlerat e tyre të rrymës së qetë. Pra, hapi i parë në kursimin e energjisë duhet të jetë zgjedhja e një pajisjeje me fuqi të ulët si MAX3471 (2.8uA me drejtues të çaktivizuar, deri në 64 Kbps). Meqenëse konsumi i energjisë rritet ndjeshëm gjatë transferimit të të dhënave, një qëllim tjetër është minimizimi i kohës së funksionimit të drejtuesve duke transmetuar telegrame të shkurtra (blloqe të dhënash, përafërsisht korsi) me periudha të gjata pritjeje ndërmjet tyre. Tabela 3 tregon strukturën e një telegrami tipik të transmetimit serik.
Tabela 3. Telegrami serik
Një sistem i bazuar në RS-485 që përdor marrës për njësi të ngarkesës (deri në 32 pajisje të adresueshme) mund, për shembull, të ketë bitet e mëposhtme: 5 bit adresash, 8 bit të dhënash, bit fillimi (të gjitha kornizat), bit ndalimi (të gjitha kornizat), bit barazie (opsionale) dhe bit CRC (opsionale). Gjatësia minimale e telegramit për këtë konfigurim është 20 bit. Për transmetime të sigurta, duhet të dërgoni informacion shtesë si madhësia e të dhënave, adresa e dërguesit dhe drejtimi, të cilat do të rrisin gjatësinë e telegramit në 255 bajt (2040 bit).
Ky ndryshim në gjatësinë e telegramit, me një strukturë të përcaktuar nga standarde të tilla si X.25, siguron besueshmërinë e të dhënave duke rritur kohën e autobusit dhe konsumin e energjisë. Për shembull, transmetimi i 20 biteve me 200 kbps do të kërkonte 100 µs. Kur përdorni MAX1483 për të dërguar të dhëna çdo sekondë me 200 Kbps, rryma mesatare do të ishte
(100 µs * 53 mA + (1 s - 100 µs) * 20 µA) / 1 s = 25,3 µA
Kur marrësi është në gjendje boshe, drejtuesi i tij duhet të çaktivizohet për të minimizuar konsumin e energjisë. Tabela 4 tregon efektin e gjatësisë së telegramit në konsumin e energjisë të një drejtuesi të vetëm MAX1483 që funksionon në intervale ndërmjet transmetimeve. Përdorimi i modalitetit të mbylljes mund të zvogëlojë më tej konsumin e energjisë në një sistem që përdor teknologjinë e sondazhit në intervale fikse ose boshllëqe më të gjata, përcaktuese midis transmetimeve.
Tabela 4. Korrelacioni ndërmjet gjatësisë së telegramit dhe konsumit aktual kur përdoret drejtuesi MAX1483
Përveç këtyre konsideratave të softuerit, hardueri ofron shumë hapësirë për përmirësim në drejtim të konsumit të energjisë. Figura 3 krahason rrymën e tërhequr nga marrës të ndryshëm kur transmeton një sinjal të valës katrore mbi një kabllo 300 metra me drejtues dhe marrës aktivë. 75ALS176 dhe MAX1483 përdorin terminalin standard 560Ω/120Ω/560Ω në të dy skajet e lidhjes, ndërsa pajisjet "e vërtetë të sigurta për dështim" (MAX3088 dhe MAX3471) kanë vetëm rezistorë përfundimi 120Ω në të dy skajet e autobusit. Në 20 Kbps, konsumi aktual varion nga 12,2 mA (MAX3471 me VCC = 3,3 V) në 70 mA (75ALS176). Kështu, një reduktim i ndjeshëm i konsumit ndodh menjëherë sapo zgjidhni një pajisje me fuqi të ulët me vetinë "e vërtetë e sigurt për dështimin", e cila, përveç kësaj, eliminon nevojën për të instaluar rezistorë mbrojtës të paragjykimit (në tokë dhe në VCC linjë pushteti). Verifikoni që marrësi i marrësit tuaj të zgjedhur RS-485 nxjerr nivelet e duhura logjike si për kushtet e qarkut të mbyllur ashtu edhe për atë të hapur.
Figura 3. Çipat e transmetuesit ndryshojnë shumë në varësinë e konsumit aktual nga shpejtësia e të dhënave.
Shakatë e liga marrëveshjeje
Siç u përmend më lart, rezistorët përfundimtarë eliminojnë reflektimet e shkaktuara nga mospërputhjet e rezistencës, por disavantazhi i tyre është shpërndarja shtesë e energjisë. Efekti i tyre tregohet në Tabelën 5, e cila liston konsumin aktual për marrës të ndryshëm (driver aktiv) për pa rezistencë, vetëm rezistorë fundorë dhe një kombinim të rezistorëve të paragjykimit të përfundimit dhe të sigurisë.
Tabela 5. Rezistentët e përfundimit dhe të paragjykimit rrisin tërheqjen e rrymës
| MAX1483 | MAX3088 | MAX3471 | SN75ALS176 | |
| I KQV (pa RT) | 60 uA | 517 uA | 74 uA | 22 uA |
| I KVV (RT=120) | 24 uA | 22,5 uA | 19,5 uA | 48 uA |
| I KVV (RT = 560-120-560) | 42 uA | N/A | N/A | 70 uA |
Përjashtim negocimi
Mënyra e parë për të reduktuar konsumin e energjisë është eliminimi i plotë i rezistorëve fundorë. Ky opsion është i mundur vetëm për lidhje të shkurtra dhe shpejtësi të ulët të të dhënave, të cilat lejojnë që reflektimet të zgjidhen përpara se të dhënat të përpunohen nga marrësi. Siç tregon praktika, përputhja nuk është e nevojshme nëse koha e ngritjes së sinjalit është të paktën katërfishi i kohës së vonesës së sinjalit me një drejtim përmes kabllit. Hapat e mëposhtëm përdorin këtë rregull për të llogaritur gjatësinë maksimale të lejueshme të një kablloje që nuk përputhet:
Kështu, MAX3471 mund të sigurojë cilësi të mirë të sinjalit kur transmeton dhe merr me 64 Kbps mbi një kabllo 38 metra pa rezistorë fundorë. Figura 4 tregon kursimet dramatike të energjisë të arritura në MAX3471 kur përdoren 30 metra kabllo pa rezistorë fundorë në vend të 300 metra kabllo dhe 120 rezistorë fundorë.
Figura 4. Rezistorët e përfundimit - konsumatori kryesor i fuqisë.
Përputhja RC
Në shikim të parë, aftësia e një terminali RC për të bllokuar DC është shumë premtuese. Sidoqoftë, do të zbuloni se kjo teknikë imponon disa kushte. Përfundimi përbëhet nga një varg RC i serisë paralelisht me hyrjet diferenciale të marrësit (A dhe B) siç tregohet në figurën 5. Edhe pse R është gjithmonë i barabartë me rezistencën karakteristike të kabllit (Z 0), zgjedhja e C kërkon një konsideratë. Vlerat e mëdha C sigurojnë përputhje të mirë, duke lejuar që çdo sinjal të shohë një R që korrespondon me Z0, por vlerat e mëdha gjithashtu rrisin rrymën e daljes maksimale të drejtuesit. Fatkeqësisht, kabllot më të gjata kërkojnë vlera më të larta C. Artikuj të tërë i janë kushtuar përcaktimit të vlerësimit C për të arritur këtë shkëmbim. Ju mund të gjeni ekuacione të hollësishme mbi këtë temë në manualet e lidhura në fund të këtij artikulli.
Figura 5. Përputhja RC redukton konsumin, por kërkon zgjedhje të kujdesshme të vlerës C.
Tensioni mesatar i sinjalit është një tjetër faktor i rëndësishëm që shpesh neglizhohet. Përveç nëse voltazhi mesatar i sinjalit është i balancuar në rrymë e vazhdueshme, efekti i shkallëve DC shkakton nervozizëm të konsiderueshëm për shkak të një efekti të njohur si "ndërhyrje ndërsimbolike". Shkurtimisht, përfundimi RC është efektiv në reduktimin e konsumit të energjisë, por është i prirur të shkatërrojë cilësinë e sinjalit. Për shkak se përputhja RC imponon kaq shumë kufizime në përdorimin e saj, alternativa më e mirë në shumë raste është mospërputhja fare.
Përputhja në diodat Schottky
Diodat Schottky ofrojnë një metodë alternative të përfundimit kur konsumi i lartë i energjisë është një shqetësim. Ndryshe nga llojet e tjera të përputhjes, diodat Schottky nuk përpiqen të përputhen me rezistencën karakteristike të autobusit. Në vend të kësaj, ata thjesht shtypin thumbat dhe thumbat në skajet e pulsit të shkaktuara nga reflektimi. Si rezultat, ndryshimet e tensionit janë të kufizuara në tensionin e pragut pozitiv dhe zero.
Diodat Schottky harxhojnë pak energji sepse ato përçohen vetëm kur janë të pranishme thumba pozitive dhe negative. Nga ana tjetër, përfundimi standard rezistent (me ose pa rezistorë të paragjykimit të sigurisë) shpërndan vazhdimisht fuqinë. Figura 6 ilustron përdorimin e diodave Schottky për të luftuar reflektimet. Diodat Schottky nuk sigurojnë funksionim tolerant ndaj defekteve, megjithatë, nivelet e tensionit të pragut të zgjedhur në transmetuesit MAX308X dhe MAX3471 bëjnë të mundur zbatimin e funksionimit tolerant ndaj gabimeve me këtë lloj përputhjeje.
Figura 6. Pavarësisht kostos së lartë, qarku i përputhjes së diodës Schottky ka shumë përparësi.
Dioda Schottky, përafrimi më i mirë i disponueshëm për një diodë ideale (voltazhi zero përpara Vf, zero koha e ndezjes toON dhe zero koha e rikuperimit të kundërt trr), është me interes të madh si një zëvendësim për rezistorët përfundimtarë të etur për energji. Disavantazhi i kësaj përputhjeje në sistemet RS-485/RS-422 është se diodat Schottky nuk mund të shtypin të gjitha reflektimet. Pasi sinjali i reflektuar zbehet nën tensionin përpara të diodës Schottky, energjia e tij mbetet e paprekur nga diodat përfundimtare dhe vazhdon derisa të shpërndahet nga kablloja. Nëse ky shqetësim i zgjatur është i rëndësishëm apo jo, varet nga madhësia e sinjalit në hyrjet e marrësit.
Disavantazhi kryesor i terminatorit Schottky është kostoja e tij. Një pikë përfundimi kërkon dy dioda. Meqenëse autobusi RS-485/RS-422 është diferencial, ky numër përsëri shumëzohet me dy (Figura 6). Përdorimi i terminatorëve të shumtë Schottky në një autobus nuk është i pazakontë.
Terminatorët e diodës Schottky ofrojnë shumë përfitime për sistemet e bazuara në RS-485/RS-422, dhe kursimi i energjisë është kryesori (Figura 7). Nuk ka nevojë të llogaritet asgjë, pasi kufijtë e specifikuar për gjatësinë e kabllit dhe shpejtësinë e të dhënave do të arrihen përpara çdo kufiri të terminatorit Schottky. Një avantazh tjetër është se terminatorët e shumtë Schottky në trokitje dhe hyrje të ndryshme të marrësit përmirësojnë cilësinë e sinjalit pa ngarkuar autobusin e komunikimit.
Figura 7. Konsumi aktual në sistemet RS-485 varet shumë nga shpejtësia e zhurmës dhe lloji i përfundimit.
Duke përmbledhur
Kur shpejtësia e të dhënave është e lartë dhe kablloja është e gjatë, është e vështirë të arrihet konsumim ultra i ulët në sistemin RS-485 (në "fuqinë e pleshtave" origjinale - "fuqia e pleshtave", - Përafërsisht korsi), sepse bëhet e nevojshme për të instaluar pajisje përputhëse në linjën e komunikimit (terminatorët). Në këtë rast, transmetuesit "imuniteti i vërtetë i zhurmës" në daljet e marrësit mund të kursejnë energji edhe kur përdoren terminatorë, duke eliminuar nevojën për rezistorë të paragjykimit të sigurisë. Komunikimi i softuerit gjithashtu redukton konsumin e energjisë duke e vendosur transmetuesin në një gjendje të çaktivizuar ose duke çaktivizuar drejtuesin kur nuk është në përdorim.
Për shpejtësi më të ulëta dhe kabllo më të shkurtër, ndryshimi në konsumin e energjisë është i madh: Transferimi i të dhënave me 60 kbps mbi një kabllo 30 metra duke përdorur një transmetues standard SN75ALS176 me rezistorë mbarues 120 ohm do të kërkojë 70 mA rrymë nga sistemi i furnizimit me energji elektrike. Nga ana tjetër, përdorimi i MAX3471 në të njëjtat kushte do të kërkonte vetëm 2.5 mA nga furnizimi me energji elektrike.
RS-485 është një standard që u miratua për herë të parë nga Shoqata e Industrive Elektronike. Deri më sot, ky standard merr në konsideratë karakteristikat elektrike të marrësve dhe transmetuesve të ndryshëm të përdorur në sisteme të ndryshme dixhitale të balancuara.
Midis specialistëve, RS-485 është emri i një ndërfaqe mjaft popullore, e cila përdoret në mënyrë aktive në sisteme të ndryshme të kontrollit të proceseve industriale për të lidhur disa kontrollues, si dhe shumë pajisje të tjera me njëri-tjetrin. Dallimi kryesor midis kësaj ndërfaqeje dhe RS-232 po aq të zakonshme është se parashikon kombinimin e disa llojeve të pajisjeve në të njëjtën kohë.
Me ndihmën e RS-485, një shkëmbim informacioni me shpejtësi të lartë midis disa pajisjeve përmes një të vetme linjë me dy tela komunikimi në modalitetin gjysmë dupleks. Përdoret gjerësisht në industrinë moderne në procesin e formimit të sistemeve të kontrollit të procesit.
Me ndihmën e këtij standardi, informacioni transmetohet me shpejtësi deri në 10 Mbps, 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 në më shumë se 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 kuptohet se ka marrës, impedanca e hyrjes së të cilëve është 50%, 25% ose edhe më pak se standardi, dhe nëse përdoret një pajisje e tillë, numri i përgjithshëm i pajisjeve do të rritet në përputhje me rrethanat.
Kablloja RS-485 nuk standardizon ndonjë format të veçantë të kornizave të informacionit ose një protokoll shkëmbimi. Në shumicën dërrmuese të rasteve, përdoren saktësisht të njëjtat korniza që përdor RS-232, d.m.th., bit të dhënash, bit ndalimi dhe fillimi 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 për të dërguar kërkesa midis të gjitha pajisjeve skllav që ndryshojnë në adresat logjike. Protokolli më popullor sot është Modbus RTU.
Vlen të përmendet se kablloja RS-485 gjithashtu nuk ka ndonjë lloj specifik lidhësish ose shkrirjeje, 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 lidhni RS-485, duhet të kombinoni saktë qarqet e sinjalit, të quajtura 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 saj:
Përdorimi i rezistorëve terminues, standard 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 valore të kabllit dhe për ato kabllo të bazuara në çift të përdredhur, në shumicën e rasteve është afërsisht 100-120 ohms. Për shembull, një kabllo mjaft e popullarizuar sot UTP-5, e cila përdoret në mënyrë aktive në procesin e vendosjes së Ethernetit, ka një rezistencë karakteristike prej 100 ohms. 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 është e fikur, 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 rastet e funksionimit të rremë.
Ekspertët rekomandojnë një kompensim pak më shumë se 200 mV, pasi kjo vlerë korrespondon me zonën e pasigurisë së sinjalit të hyrjes sipas standardit. Në këtë rast, qarku A tërhiqet në polin pozitiv të burimit, ndërsa qarku B tërhiqet në të përbashkët.
Në përputhje me kompensimin e kërkuar dhe tensionin e furnizimit me energji, llogaritja kryhet. Për shembull, nëse duhet të merrni një kompensim prej 250 mV kur përdorni rezistorët e terminalit RT = 120 Ohm, ndërsa burimi ka një tension prej 12 V. Duke marrë parasysh që në këtë rast dy rezistorë janë të lidhur paralelisht me njëri-tjetrin dhe pa marrë parasysh absolutisht ngarkesën në anën e marrësit, 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, do të përdoret një rezistencë paragjykim 1,5 kΩ, si dhe një rezistencë e jashtme 12 volt. Për më tepër, në sistemin tonë ekziston një dalje e izoluar e furnizimit me energji të kontrolluesit, e cila është lidhja kryesore në segmentin e qarkut të saj.
Sigurisht, ka shumë opsione të tjera për zbatimin e paragjykimeve që përdorin 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 madje përfundimisht mund të hiqet plotësisht nga rrjeti.
Nëse ekziston një paragjykim, atëherë potenciali i qarkut A në boshe të plotë është pozitiv në lidhje me qarkun B, i cili është një udhëzues nëse një pajisje e re 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 një nga kërkesat nuk plotësohet, do të ndodhë shtrembërim i sinjalit. Shtrembërimet më të dukshme fillojnë të shfaqen nëse kursi i shkëmbimit të të dhënave tejkalon 1 Mbps, por në fakt, edhe në rastin e shpejtësive më të ulëta, rekomandohet shumë të mos neglizhoni rekomandimet e treguara, edhe nëse rrjeti "tashmë po funksionon normalisht".
Kur programoni aplikacione të ndryshme që punojnë me pajisje që përdorin ndarësin RS-485 dhe pajisje të tjera me këtë ndërfaqe, ka disa pika të rëndësishme për t'u marrë parasysh. Le t'i rendisim ato:
Kjo ndërfaqe ofron mundësinë e kombinimit të pajisjeve në formatin "bus", kur të gjitha pajisjet kombinohen duke përdorur një palë tela të vetme. Në këtë rast, linja e komunikimit duhet domosdoshmërisht të përputhet me rezistorët përfundimtarë të dy skajeve.
Për të siguruar përputhjen, në këtë rast, instalohen rezistorë, të karakterizuar nga një rezistencë prej 620 ohms. Ato janë instaluar gjithmonë në pajisjen e parë dhe të fundit të lidhur me linjën. Në shumicën mbizotëruese të pajisjeve moderne, ekziston gjithashtu një rezistencë përfundimtare e integruar, e cila, nëse është e nevojshme, mund të lidhet me linjën duke instaluar një kërcyes të veçantë në bordin 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 përfundimtare ndizet duke përdorur një ndërprerës, ndërsa pajisjet S2000-KS dhe S2000-K karakterizohen nga një rezistencë e integruar përfundimtare, si rezultat i së cilës nuk kërkohet kërcyes për ta lidhur atë.
Për të siguruar një linjë më të gjatë komunikimi, rekomandohet përdorimi i përsëritës-përsëritësve të specializuar të pajisur me ndërrim plotësisht automatik të drejtimit të transmetimit.
Çdo trokitje 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 vogël të rubinetit. Në këtë rast, instalimi i rezistorëve përfundimtarë në degët individuale nuk kërkohet.
Në një sistem shpërndarjeje RS-485 të kontrolluar nga një telekomandë, nëse kjo e fundit dhe pajisjet janë të lidhura në të njëjtën linjë, por furnizohen nga burime të ndryshme, do të jetë e nevojshme të kombinohen qarqet 0 V të të gjitha pajisjeve dhe telekomanda në rregull. për të siguruar barazimin e potencialeve të tyre. Nëse kjo kërkesë nuk plotësohet, atëherë në këtë rast 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 çifti i përdredhur i mbrojtur në rast se nuk ka tokëzim të mburojës.
Në shumicën dërrmuese, rryma që kalon nëpër telin e barazimit të potencialit është mjaft e vogël, megjithatë, nëse pajisjet 0 V 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. Pikërisht kjo është arsyeja e shpeshtë 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. Duhet të merret parasysh gjithashtu mundësia e një lidhjeje midis 0 V dhe qarkut mbrojtës të tokëzimit të pranishëm në pajisjet e përdorura në sistemin e alarmit.
Në objektet që karakterizohen nga një mjedis elektromagnetik mjaft i vështirë, është e mundur të lidhet ky rrjet nëpërmjet një kablloje të palëve të përdredhura të mbrojtura. Në këtë rast, mund të jetë i pranishëm një kufi i distancës më të shkurtër, pasi kapaciteti i kabllit është më i lartë.
Në aplikimet industriale, wireless linjat e të dhënave nuk mund të zëvendësohet kurrë plotësisht me tela. Ndër këto të fundit, më e zakonshme dhe e besueshme është ende ndërfaqe serike
RS
-485
. Dhe prodhuesi i më të mbrojturve nga ndikimet e jashtme dhe të ndryshme në konfigurim dhe shkallë të integrimit të transmetuesve për të, nga ana tjetër, mbetet kompania.Maksim
I integruar
.
Pavarësisht rritjes së popullaritetit rrjetet pa tela, lidhja më e besueshme dhe e qëndrueshme, veçanërisht në kushte të vështira operimi, sigurohet nga ato me tela. Rrjetet me tela të dizajnuara siç duhet mundësojnë komunikim efikas në aplikimet industriale dhe sistemet e kontrollit të proceseve industriale, duke siguruar imunitet ndaj ndërhyrjeve, ESD dhe rrymave. Karakteristikat dalluese të ndërfaqes RS-485 kanë çuar në përdorimin e saj të gjerë në industri.
Transmetuesi RS-485 është ndërfaqja më e zakonshme e shtresës fizike për zbatimin e rrjeteve të të dhënave serike për mjedise të vështira në aplikacionet e automatizimit industrial dhe të ndërtesave. Ky standard i ndërfaqes serike siguron komunikim me shpejtësi të lartë në distanca relativisht të gjata mbi një linjë të vetme diferenciale (çift i përdredhur). Problemi kryesor me përdorimin e RS-485 në industri dhe në sistemet e automatizimit të ndërtesave është se kalimet elektrike që ndodhin gjatë ndërrimit të shpejtë të ngarkesave induktive, shkarkimeve elektrostatike dhe tensioneve të mbingarkesës, që veprojnë në rrjetet e sistemeve të kontrollit të automatizuar, mund të shtrembërojnë të dhënat e transmetuara. ose i bëjnë ato të dështojnë.
Aktualisht, ekzistojnë disa lloje të ndërfaqeve të transferimit të të dhënave, secila prej të cilave është krijuar për aplikacione specifike, duke marrë parasysh grupin e kërkuar të parametrave dhe strukturën e protokollit. Ndërfaqet serike përfshijnë CAN, RS-232, RS-485/RS-422, I 2 C, I 2 S, LIN, SPI dhe SMBus, por RS-485 dhe RS-422 janë ende më të besueshmet, veçanërisht në kushte të vështira operimi .
Ndërfaqet RS-485 dhe RS-422 janë të ngjashme në shumë aspekte, megjithatë, ato kanë disa dallime domethënëse që duhet të merren parasysh gjatë projektimit të sistemeve të transmetimit të të dhënave. Sipas standardit TIA/EIA-422, ndërfaqja RS-422 është e specifikuar për aplikime industriale me një master të autobusit të të dhënave në të cilin mund të lidhen deri në 10 skllav (Figura 1). Ai siguron transmetim me shpejtësi deri në 10 Mbps duke përdorur çiftin e përdredhur, i cili përmirëson imunitetin ndaj zhurmës dhe arrin gamën më të lartë të mundshme dhe shpejtësinë e transferimit të të dhënave. Aplikacionet tipike për RS-422 janë automatizimi i procesit (kimikatet, përpunimi i ushqimit, fabrikat e letrës), automatizimi i integruar i fabrikës (industritë e automobilave dhe përpunimit të metaleve), sistemet e ventilimit dhe ajrit të kondicionuar, sistemet e sigurisë, kontrolli i motorit dhe kontrolli i lëvizjes së objekteve.
RS-485 ofron fleksibilitet më të madh duke lejuar shumë master në një autobus të përbashkët dhe duke rritur numrin maksimal të pajisjeve në një autobus nga 10 në 32. Sipas standardit TIA/EIA-485, RS-485 ka më shumë se RS-422 një gamë e gjerë tensioni në modalitetin e zakonshëm (-7…12 V në vend të ±7V) dhe një diapazon diferencial pak më të vogël të tensionit (±1,5 V në vend të ±2 V), i cili siguron një nivel të mjaftueshëm sinjali marrës në ngarkesën maksimale të linjës. Duke përdorur aftësitë e avancuara të autobusit të të dhënave me shumë pika, mund të krijoni rrjete pajisjesh të lidhura me të njëjtën porta serike RS-485. Për shkak të imunitetit të tij të lartë ndaj zhurmës dhe aftësisë me shumë pika, RS-485 është ndërfaqja më e mirë serike për përdorim në sistemet e shpërndara industriale të lidhura me një kontrollues logjik të programueshëm (PLC), kontrollues grafik (HMI) ose kontrollues të tjerë për marrjen e të dhënave. Për shkak se RS-485 është një shtesë e RS-422, të gjitha pajisjet RS-422 mund të lidhen me autobusin e kontrolluar nga masteri RS-485. Aplikacionet tipike për RS-485 janë të ngjashme me ato për RS-422 të listuara më sipër, me RS-485 që përdoret më shpesh për shkak të aftësive të tij të zgjeruara.
Standardi TIA/EIA-485 lejon përdorimin e RS-485 në distanca deri në 1200 m. Në distanca më të shkurtra, shpejtësia e transferimit të të dhënave është më shumë se 40 Mbps. Përdorimi i një sinjali diferencial i jep ndërfaqes RS-485 një interval më të gjatë, por shpejtësia e të dhënave zvogëlohet me rritjen e gjatësisë së linjës. Zona e seksionit kryq të telave të linjës dhe numri i pajisjeve të lidhura me të ndikojnë gjithashtu në shpejtësinë e transferimit të të dhënave. Nëse keni nevojë të arrini një distancë të gjatë dhe shpejtësi të lartë të të dhënave, rekomandohet përdorimi i transmetuesve RS-485 me funksion të integruar të barazimit me frekuencë të lartë, siç është MAX3291. Ndërfaqja RS-485 mund të përdoret në modalitetin gjysmë të dyfishtë duke përdorur një palë tela të përdredhur, ose në modalitetin full-duplex me transmetim dhe marrjen e njëkohshme të të dhënave, e cila sigurohet duke përdorur dy çifte të përdredhur (katër tela). Në një konfigurim gjysmë-duplex me shumë pika, RS-485 është në gjendje të mbështesë deri në 32 transmetues dhe deri në 32 marrës. Sidoqoftë, IC-të e transmetuesit të gjeneratës së re kanë një rezistencë më të lartë hyrëse, e cila zvogëlon ngarkesën në linjën e marrësit nga 1/4 në 1/8 e vlerës standarde. Për shembull, duke përdorur transmetuesin MAX13448E, numri i marrësve të lidhur me autobusin RS-485 mund të rritet në 256. Me ndërfaqen e avancuar me shumë pika RS-485, është e mundur të rrjetoni pajisje të ndryshme të lidhura në një portë të vetme serike, si treguar në figurën 2.
Ndjeshmëria e marrësit është ±200 mV. Prandaj, për të njohur një bit të dhënash, nivelet e sinjalit në pikën e lidhjes së marrësit duhet të jenë më të mëdha se +200 mV për zero dhe më pak se -200 mV për një (Figura 3). Në këtë rast, marrësi do të shtypë ndërhyrjen, niveli i së cilës është në intervalin ± 200 mV. Linja diferenciale siguron gjithashtu refuzim efektiv të modalitetit të përbashkët. Rezistenca minimale e hyrjes së marrësit është 12 kOhm, voltazhi i daljes së transmetuesit është në intervalin ± 1.5 ... ± 5 V.
Projektuesit e sistemeve industriale përballen me sfidat e sigurimit të funksionimit të tyre të besueshëm në mjedise elektromagnetike që mund të shkatërrojnë pajisjet ose të prishin sistemet e komunikimit dixhital. Një shembull sisteme të ngjashmeështë kontroll automatik pajisje teknologjike në një fabrikë industriale të automatizuar. Kontrolluesi që kontrollon procesin mat parametrat e tij, si dhe parametrat mjedisorë, dhe transmeton komanda tek aktivizuesit ose gjeneron alarme emergjente. Kontrollorët industrialë janë, si rregull, pajisje mikroprocesoresh, arkitektura e të cilave është e optimizuar për zgjidhjen e problemeve të një ndërmarrjeje të caktuar industriale. Lidhjet e të dhënave pikë-për-pikë në sisteme të tilla janë subjekt i ndërhyrjeve të forta elektromagnetike nga mjedisi.
Konvertuesit DC/DC të përdorur në aplikimet industriale funksionojnë në tensione të larta hyrëse dhe sigurojnë tensione të izoluara nga hyrja për të fuqizuar ngarkesën. Pajisjet e sistemit të shpërndarë që nuk kanë furnizimin e tyre me energji elektrike furnizohen nga 24 ose 48 V DC. Terminacioni mundësohet nga 12 ose 5 V, i marrë nga konvertimi i tensionit të hyrjes. Sistemet që komunikojnë me sensorë ose aktivizues në distancë kërkojnë mbrojtje kalimtare, EMI dhe potenciale tokësore.
Shumë kompani, si Maxim Integrated, bëjnë përpjekje të mëdha për të siguruar që qarqet e integruara për aplikime industriale të jenë shumë të besueshme dhe rezistente ndaj mjediseve të ashpra elektromagnetike. Transmetuesit RS-485 të Maxim përmbajnë qarqe të integruara ESD të tensionit të lartë dhe mbrojtje nga mbitensionet dhe mund të shkëmbehen në nxehtësi pa humbje të të dhënave në linjë.
Shkarkimi elektrostatik (ESD) ndodh kur dy materiale të ngarkuara në mënyrë të kundërt vijnë në kontakt, duke rezultuar në transferimin e ngarkesave statike dhe formimin e një shkarkimi shkëndijë. ESD shpesh ndodh kur njerëzit bien në kontakt me objektet përreth tyre. Shkarkimet e shkëndijës që ndodhin gjatë trajtimit të pakujdesshëm të pajisjeve gjysmëpërçuese mund të degradojnë ndjeshëm performancën e tyre ose të çojnë në shkatërrimin e plotë të strukturës gjysmëpërçuese. ESD mund të ndodhë, për shembull, kur ndryshoni një kabllo ose thjesht prekni një port I/O dhe shkakton mbylljen e portit për shkak të dështimit të një ose më shumë çipave të ndërfaqes (Figura 4).
Aksidente të tilla mund të çojnë në humbje të konsiderueshme, pasi ato rrisin koston e riparimeve të garancisë dhe perceptohen nga konsumatorët si pasojë Cilesi e dobet produkt. Në prodhimin industrial, ESD është një problem serioz që mund të shkaktojë miliarda dollarë humbje në vit. Në kushte reale të funksionimit, ESD mund të çojë në dështimin e komponentëve individualë, dhe nganjëherë të gjithë sistemit. Diodat e jashtme mund të përdoren për të mbrojtur ndërfaqet e të dhënave, megjithatë, disa IC të ndërfaqes përmbajnë komponentë të integruar të mbrojtjes ESD dhe nuk kërkojnë qark shtesë të mbrojtjes së jashtme. Figura 5 tregon një diagram të thjeshtuar funksional të një qarku tipik mbrojtës ESD të integruar. Kalimet në linjën e sinjalit kufizohen nga qarku i mbrojtjes së diodës në nivelet e tensionit të furnizimit V CC dhe tokëzimit, dhe kështu mbrojnë pjesën e brendshme të qarkut nga dëmtimi. IC-të e ndërfaqes dhe çelsat analoge me mbrojtje të integruar ESD që po prodhohen aktualisht janë kryesisht në përputhje me standardin IEC 61000-4-2.
Maxim Integrated ka investuar shumë në IC me mbrojtje të fuqishme të integruar ESD dhe tani është lider në transmetuesit RS-232 në RS-485. Këto pajisje i rezistojnë impulseve të provës ESD të pajtueshme me IEC (IEC) 61000-4-2 dhe JEDEC JS-001 të aplikuara direkt në portat I/O. Zgjidhjet ESD të Maxim janë të besueshme, të përballueshme, pa komponentë të jashtëm shtesë dhe më pak të kushtueshme se shumica e kolegëve të tyre. Të gjithë çipat e ndërfaqes të prodhuara nga kjo kompani përmbajnë elementë të integruar që mbrojnë çdo dalje nga ESD që ndodh gjatë prodhimit dhe funksionimit. Familja e transmetuesve MAX3483AE /MAX3485AE siguron mbrojtje për daljet e transmetuesit dhe hyrjet e marrësit nga mbitensionet e tensionit të lartë deri në ±20 kV. Në të njëjtën kohë, mënyra normale e funksionimit të produkteve ruhet, nuk ka nevojë të fiket dhe pastaj të ndizet përsëri. Përveç kësaj, veçoritë e integruara të mbrojtjes ESD sigurojnë funksionimin e ndezjes, fikjes dhe gatishmërisë me energji të ulët.
Në aplikimet industriale, hyrjet dhe daljet e drejtuesve RS-485 janë të prirur për dështim për shkak të rritjeve. Parametrat e mbitensionit janë të ndryshëm nga ESD - ndërsa kohëzgjatja e ESD është zakonisht në intervalin deri në 100 ns, tensionet e mbitensionit mund të jenë 200 µs ose më shumë. Tensionet e mbitensionit mund të shkaktohen nga gabimet e instalimeve elektrike, lidhjet e këqija, kabllot e dëmtuara ose të gabuara dhe rëniet e saldimit që mund të krijojnë një lidhje përcjellëse midis linjave të energjisë dhe sinjalit në bordi i qarkut të printuar ose në një vend të caktuar. Meqenëse sistemet e energjisë industriale përdorin tensione më të larta se 24 V, ekspozimi ndaj tensioneve të tilla në transmetuesit standardë RS-485 që nuk kanë mbrojtje ndaj mbitensionit do të bëjë që ato të dështojnë brenda disa minutave apo edhe sekondave. Për t'u mbrojtur nga tensionet e rritjes, çipat e ndërfaqes konvencionale RS-485 kërkojnë pajisje të jashtme të shtrenjta të bëra në komponentë diskrete. Transmetuesit RS-485 me mbrojtje të integruar ndaj mbitensionit janë të aftë të përballojnë deri në ±40, ±60 dhe ±80 V zhurmë të modalitetit të zakonshëm në linjën e të dhënave dhe dalin deri në ±80 V në lidhje me tokën. Elementet e mbrojtjes funksionojnë pavarësisht nga gjendja aktuale e çipit - nëse është i ndezur, i fikur ose në gjendje gatishmërie - duke i bërë këta transmetues më të besueshëm në industri, ideale për aplikime industriale. Transmetuesit e Maxim u mbijetojnë ngritjeve të shkaktuara nga linjat e shkurtuara të rrymës dhe sinjalit, gabimet e instalimeve elektrike, lidhësit e gabuar, kabllot me defekt dhe abuzimi.
Një karakteristikë e rëndësishme e çipave të ndërfaqes RS-485 është imuniteti i marrësve ndaj gjendjeve të linjave të papërcaktuara, i cili garanton vendosjen e një niveli të lartë logjik në daljen e marrësit kur hyrjet janë të hapura ose të mbyllura, si dhe kur të gjithë transmetuesit janë të lidhur me linja kalon në modalitetin joaktiv (gjendja me rezistencë të lartë të daljeve). Problemi i perceptimit të saktë nga marrësi i sinjaleve të një linje të mbyllur të të dhënave zgjidhet duke zhvendosur pragjet e sinjalit të hyrjes në tensione negative prej -50 dhe -200 mV. Nëse tensioni diferencial i hyrjes i marrësit V A - V B është më i madh ose i barabartë me -50 mV, dalja R 0 vendoset në një nivel të lartë. Nëse V A - V B është më e vogël ose e barabartë me -200 mV - dalja R 0 vendoset e ulët. Kur të gjithë transmetuesit shkojnë në gjumë dhe linja përfundon, voltazhi diferencial i hyrjes së marrësit është afër zeros, si rezultat i të cilit dalja e marrësit shkon lart. Në këtë rast, kufiri i imunitetit të zhurmës në hyrje është 50 mV. Ndryshe nga transmetuesit e gjeneratës së mëparshme, pragjet -50 dhe -200 mV korrespondojnë me vlerat ±200 mV të specifikuara nga standardi EIA/TIA-485.
.jpg)
