Программа КИП и А
wap
Windows ⁄ Android
Александр Брацюк, Киев.

Интерфейс RS485

Введение

Интерфейс RS232 в свое время получил широкое распространение главным образом благодаря тому, что поддерживался на аппаратном уровне первыми компьютерами. Его основное предназначение,- соединение между компьютером и периферийным устройством. Главные недостатки:

Это не позволяло его широко использовать в промышленных линиях связи при проектирования больших сетей. Разработанный RS485 интерфейс решил многие из этих проблем. Как было сказано выше RS232 интерфейс не обладал достаточной помехозащищенностью - передатчик и приемник сравнивали напряжение на линиях данных и квитирования относительно общего нулевого провода для обнаружения двоичного сигнала. Изменение потенциала нулевого провода приводило к возникновению помехи, хотя уровень определения «нуля» и «единицы» был выбран достаточно высоким - около 3 Вольт. Электромагнитные помехи снижали как максимальное расстояние линии связи, так и максимальную скорость приема-передачи данных.

В реализации работы RS485 интерфейса положен принцип обнаружения полезного сигнала путем дифференциального сравнивания потенциалов на двухпроводной лини, выполненной как правило в виде витой пары. Потенциал нулевого провода не имеет значения. К тому же синфазные электромагнитные помехи не оказывают большое значение на дифференциальный, разностный сигнал в витой паре. Это позволило увеличить длину линии связи до 1200 метров при скорости в 100 kbs (скорость при длине линии 12 метров - 35 Mbs). Чувствительность приемника около 200 mV.

Устройства RS485

Так как линия RS485 состоит из витой пары, то логично предположить, что устройства подключаются к ней по двум контактам:

Опционально также может быть использован третий провод в качестве нулевой шины.

Структурная схема устройства - клиента интерфейса RS485

Схематично, схему устройства - клиента интерфейса RS485 можно рассматривать как некий блок, в котором присутствует приемник и передатчик данных, где входы одного объединены с выходами другого.
Также существует и процессорный блок, управляющий действиями передатчика, на основании заложенной в нем программы.
Он заставляет приемник непрерывно прослушивать линию связи, и когда данные на линии предназначены именно этому блоку, - определяется адресом устройства, обрабатывает поступивший пакет и при необходимости выдает на эту же линию свой ответ в виде набора двоичных импульсов.

Проектирование RS485 сети

Топология сети RS485 интерфейса,- еще один из главных его преимуществ. Это единственный из интерфейсов, способный соединять по одной линии из витой пары множество передатчиков и приемников, включенных параллельно. К одной линии можно подключить 32 устройства с входным сопротивлением 12 KOm. При использовании современных высокоомных устройств их количество может достигать 256. Применяя повторители сигнала (репиттеры) количество устройств может достигать десятки тысяч, расположенных друг от друга за километры. Без сложного сетевого оборудования и программного обеспечения можно создать разветвленную сеть различных устройств, к тому же легко расширяемую,- при желании просто прикрутить к двум клеммам новый прибор, подправив что-то немного в управляющей программе.

Проектирование сети интерфейса RS485

Поэтому RS485 интерфейс получил огромную популярность для связи друг с другом компьютеров, PLC-контроллеров, датчиков, вторичных приборов. На его основе строятся системы АСУТП, КИП и А. В промышленности старые кабельные лотки, щиты, тонны кабелей заменяются тоненькой линией витой пары, которая объединяет датчики, дисплеи, показывающие и пишущие вторичные приборы. На рисунке, в начале и конце линии применены терминирующие резисторы R, сопротивлением 100 Om (для устранения эффекта отражения сигнала).

Принцип работы интерфейса RS485

Как правило, все устройства в сети могут или принимать данные из сети (слушать), или передавать данные в сеть, на общую линию. Когда устройство принимает данные, выход его передатчика находится в Z-состоянии (с высоким импедансом) и никак не влияет на работу линии и не мешает другим устройствам. Каждому устройству в сети заранее, в его настройках присваивается свой уникальный сетевой адрес. И так все подключено, все устройства слушают. А что дальше? Кто-то должен первым заговорить.

Обычно для этого назначается хост (master) устройство, которое инициирует работу всей линии. Хостом может быть например компьютер или PLC-панель, подключенная к интерфейсу. Хост посылает и принимает данные от других устройств в сети, управляет этими устройствами по алгоритму заложенной в нем программы. В свою очередь хост может быть подчиненным (slave) совершенно другой линии интерфейса RS485, находящейся на уровне выше. Так организуются многоуровневые сети.

На принципах RS485 построены хорошо известные интерфейсы как Profibus и Modbus.

Igor V. Brovin   Контакты Поддержать Рекламодателям