Введение в интерфейс RS-485

Описание

RS-485 — стандарт передачи данных по полудуплексному многоточечному последовательному интерфейсу. Стандарт получил широкое распространение в промышленных системах благодаря удобству применения и хорошей помехоустойчивости благодаря применению дифференциальной линии. Данный стандарт является основой для многих промышленных сетей, таких, как Modbus. Как пример устройств, использующих данный интерфейс, можно привести электропривод, в частности, контроллеры шаговых двигателей. Использование RS-485 позволяет не только увеличить дальность управления шаговым приводом, повысить помехозащищенность линии, но и организовать сеть из нескольких устройств, что существенно расширяет диапазон применения шаговых приводов в составе различных технологических линий и механизмах. Интерфейс является достаточно старым, но до сих пор не потерявшим актуальность в силу высокого удобства применения, помехозащищенности, проработанным протоколам верхнего уровня, а главное, простоте.

Принцип передачи сигнала

Дифференциальная передача сигнала заключается в том, что в одном проводника (А) идет сигнал, а во втором (В) – инверсный. В итоге между проводами всегда есть разность потенциалов.   Это обеспечивает высокую устойчивость к синфазным помехам. Кроме того, для улучшения защищенности, особенно при большой протяженности, применяется экранирование витой пары. Все это позволяет обеспечивать достаточно высокую скорость и дальность передачи, которая может достигать 120м при скорости 10Мбит, либо 1000м при небольших скоростях передачи (порядка 100 кбит). Важным фактором, влияющим на работоспособность сети RS-485, является наличие терминальных резисторов на концах кабеля. Номинал данных резисторов должен быть равен волновому сопротивлению кабеля. Стандартным значением считается величина 100-120 Ом. Витые пары типа UTP-5 имеют сопротивление 100 Ом, кабели, выпускаемые для сети RS-485 – 120 Ом. Необходимо убедиться в том, что значение терминального резистора равно значению для выбранного кабеля. Кроме того, в топологии сети не должно быть ответвлений. Иными словами, кабель должен входить в устройство в том же месте, откуда он идет не следующее устройство, длина ответвления должна быть минимальной. Все эти меры направлены на то, чтобы уменьшить отраженные и стоячие волны в линии.

Многоточечность

Стандарт оговаривает только физические параметры системы, оставляя вопросы протокола на усмотрение конкретного разработчика. Для передачи используется одна витая пара проводов. При этом, стандарт предусматривает подключение нескольких устройств в одну сеть, но очень важно понимать, что при этом только одно из них может быть передатчиком. Стандартный передатчик RS-485 позволяет осуществить подключение 32 стандартным приемникам. Существуют так же приемники и передатчики, позволяющие расширить количество устройств. Эти приемники при включении в сеть создают нагрузку, меньшую, чем определено в стандарте, и, соответственно, позволяют использовать большее число устройств в сети, вплоть до 256. Так же возможно применение специальных устройств согласования для увеличения числа подключенных

Решения

Современные интегральные решения для сетей RS-485 используют, обычно, концепцию «приемпередатчика», то есть объединяют передатчик и приемник в одном корпусе, управляя направлением передачи при помощи отдельного выхода. Так как рассматриваемый нами интерфейс является полудуплексным, такой подход позволяет существенно упростить конструкцию. При этом переключение направления осуществляет управляющий микроконтроллер согласно протоколу обмена. Как уже говорилось, в режиме приемника драйвер имеет определенное входное сопротивление, ограничивающее число устройств на линии. По стандарту оно равно 12 кОм. Эту величину принято называть единичной нагрузкой. Выпускаемые драйверы могут иметь сопротивление 24 кОм, 48 кОм и т.д. Суммарное сопротивление всех приемников не должно быть ниже 375 Ом. 

С другой стороны, выходное сопротивление в режиме передатчика должно быть низким, по стандарту это 54 Ом. Это позволяет обеспечить передачу на значительное число устройств с меньшими потерями, кроме того, увеличение тока в линии снижает чувствительность к помехам.
Технические характеристики RS-485.

  •     Допустимое число приёмопередатчиков: 32
  •     Максимальная длина линии связи: 1200 м 
  •     Максимальная скорость передачи: 10 Мбит/с 
  •     Напряжение выходного сигнала, не менее: ±1,5 В
  •     Напряжение выходного сигнала, не более: ±5 В 
  •     Максимальный ток короткого замыкания драйвера: 250 мА 
  •     Выходное сопротивление драйвера, не более: 54 Ом 
  •     Входное сопротивление драйвера, не менее: 12 кОм 
  •     Допустимое суммарное входное сопротивление на линии: 375 Ом 
  •     Диапазон нечувствительности к сигналу: ±200 мВ 
  •     Уровень логической единицы: более +200 мВ 
  •     Уровень логического нуля: менее -200 мВ

Применение

Таким образом, интерфейс RS-485 представляет собой удобное решение для организации технологической линии из нескольких устройств, управляемых из единого центра, которым может служить ПК, ПЛК или другой контроллер. Мы выпускаем контроллеры шаговых двигателей, оснащенные данным интерфейсом и поддерживающие протокол Modbus. На базе этих устройств можно создать функционально насыщенные приводы, и обойтись минимум дополнительных компонентов для построения законченной технической системы.



8-900-626-34-34

Позвоните нам

sales@onitex.ru

Напишите нам

YouTube

Посмотрите наши видео