Ποια είναι πρώτα η ιδέα της διεπαφής RS485;
Εν ολίγοις, είναι ένα πρότυπο για τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά, το οποίο ορίζεται από την Ένωση Βιομηχανιών Τηλεπικοινωνιών και τη Συμμαχία Ηλεκτρονικών Βιομηχανιών. Το ψηφιακό δίκτυο επικοινωνίας που χρησιμοποιεί αυτό το πρότυπο μπορεί να μεταδίδει αποτελεσματικά σήματα σε μεγάλες αποστάσεις και σε περιβάλλοντα με υψηλό ηλεκτρονικό θόρυβο. Το RS-485 καθιστά δυνατή τη διαμόρφωση τοπικών δικτύων χαμηλού κόστους και συνδέσεων επικοινωνίας πολλαπλών υποκαταστημάτων.
Το RS485 έχει δύο τύπους καλωδίωσης: σύστημα δύο καλωδίων και σύστημα τεσσάρων καλωδίων. Το σύστημα τεσσάρων καλωδίων μπορεί να επιτύχει μόνο επικοινωνία από σημείο σε σημείο και χρησιμοποιείται σπάνια τώρα. Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται κυρίως η μέθοδος καλωδίωσης συστημάτων δύο καλωδίων.
Στη μηχανική ασθενούς ρεύματος, η επικοινωνία RS485 υιοθετεί γενικά μια μέθοδο επικοινωνίας master-slave, δηλαδή έναν κεντρικό υπολογιστή με πολλαπλούς slaves.
Εάν έχετε βαθιά κατανόηση του RS485, θα διαπιστώσετε ότι υπάρχει πράγματι πολλή γνώση μέσα. Επομένως, θα επιλέξουμε κάποια θέματα που συνήθως θεωρούμε στον αδύναμο ηλεκτρισμό για να τα μάθουν και να τα κατανοήσουν όλοι.
RS-485 Ηλεκτρικοί Κανονισμοί
Λόγω της ανάπτυξης του RS-485 από το RS-422, πολλοί ηλεκτρικοί κανονισμοί του RS-485 είναι παρόμοιοι με τον RS-422. Εάν υιοθετηθεί ισορροπημένη μετάδοση, οι αντιστάσεις τερματισμού πρέπει να συνδεθούν στη γραμμή μεταφοράς. Το RS-485 μπορεί να υιοθετήσει μεθόδους δύο καλωδίων και τεσσάρων συρμάτων και το σύστημα δύο καλωδίων μπορεί να επιτύχει αληθινή αμφίδρομη επικοινωνία πολλαπλών σημείων, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6.
Όταν χρησιμοποιείτε μια σύνδεση τεσσάρων καλωδίων, όπως το RS-422, μπορεί να επιτευχθεί μόνο επικοινωνία σημείου προς σημείο, δηλαδή, μπορεί να υπάρχει μόνο μία κύρια συσκευή και οι υπόλοιπες είναι εξαρτημένες συσκευές. Ωστόσο, έχει βελτιώσεις σε σύγκριση με το RS-422 και μπορεί να συνδέσει 32 περισσότερες συσκευές στο δίαυλο, ανεξάρτητα από τη μέθοδο σύνδεσης με τέσσερα ή δύο καλώδια.
Η έξοδος τάσης κοινής λειτουργίας RS-485 είναι μεταξύ -7V και+12V και η ελάχιστη σύνθετη αντίσταση εισόδου του δέκτη RS-485 είναι 12k. Το πρόγραμμα οδήγησης RS-485 μπορεί να εφαρμοστεί σε δίκτυα RS-422. Το RS-485, όπως και το RS-422, έχει μέγιστη απόσταση μετάδοσης περίπου 1219 μέτρα και μέγιστο ρυθμό μετάδοσης 10 Mb/s. Το μήκος του ισορροπημένου συνεστραμμένου ζεύγους είναι αντιστρόφως ανάλογο με τον ρυθμό μετάδοσης και το καθορισμένο μέγιστο μήκος καλωδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο όταν η ταχύτητα είναι κάτω από 100 kb/s. Ο υψηλότερος ρυθμός μετάδοσης μπορεί να επιτευχθεί μόνο σε πολύ μικρή απόσταση. Γενικά, ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης ενός συνεστραμμένου ζεύγους μήκους 100 μέτρων είναι μόνο 1 Mb/s. Το RS-485 απαιτεί δύο τερματικές αντιστάσεις με τιμή αντίστασης ίση με τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του καλωδίου μετάδοσης. Κατά τη μετάδοση σε ορθογώνια απόσταση, δεν υπάρχει ανάγκη για τερματική αντίσταση, η οποία γενικά δεν απαιτείται κάτω από 300 μέτρα. Η αντίσταση τερματισμού συνδέεται και στα δύο άκρα του διαύλου μετάδοσης.
Βασικά σημεία για την εγκατάσταση δικτύου των RS-422 και RS-485
Το RS-422 μπορεί να υποστηρίξει 10 κόμβους, ενώ το RS-485 υποστηρίζει 32 κόμβους, επομένως πολλοί κόμβοι σχηματίζουν ένα δίκτυο. Η τοπολογία δικτύου υιοθετεί γενικά μια δομή διαύλου ταιριάσματος τερματικού και δεν υποστηρίζει δίκτυα δακτυλίου ή αστεριού. Κατά την κατασκευή ενός δικτύου, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα σημεία:
1. Χρησιμοποιήστε ένα καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους ως δίαυλο και συνδέστε κάθε κόμβο σε σειρά. Το μήκος της εξερχόμενης γραμμής από το δίαυλο σε κάθε κόμβο θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο για να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση του ανακλώμενου σήματος στην εξερχόμενη γραμμή στο σήμα του διαύλου.
2. Πρέπει να δίνεται προσοχή στη συνέχεια της χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης του διαύλου και η ανάκλαση του σήματος θα εμφανίζεται στην Ταξινόμηση των ασυνεχειών σύνθετης αντίστασης. Οι ακόλουθες καταστάσεις μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε αυτήν την ασυνέχεια: διαφορετικά τμήματα του διαύλου χρησιμοποιούν διαφορετικά καλώδια ή υπάρχουν πάρα πολλοί πομποδέκτες εγκατεστημένοι κοντά σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του διαύλου ή πολύ μεγάλες γραμμές διακλάδωσης οδηγούνται προς το δίαυλο.
Εν ολίγοις, θα πρέπει να παρέχεται ένα ενιαίο, συνεχές κανάλι σήματος ως δίαυλος.
Πώς να λάβετε υπόψη το μήκος του καλωδίου μετάδοσης όταν χρησιμοποιείτε τη διασύνδεση RS485;
Απάντηση: Όταν χρησιμοποιείτε τη διασύνδεση RS485, το μέγιστο επιτρεπόμενο μήκος καλωδίου για μετάδοση σήματος δεδομένων από τη γεννήτρια στο φορτίο μιας συγκεκριμένης γραμμής μετάδοσης είναι συνάρτηση του ρυθμού σήματος δεδομένων, ο οποίος περιορίζεται κυρίως από την παραμόρφωση του σήματος και τον θόρυβο. Η καμπύλη σχέσης μεταξύ του μέγιστου μήκους του καλωδίου και του ρυθμού σήματος που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα λαμβάνεται χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο τηλεφώνου με συνεστραμμένο ζεύγος χάλκινου πυρήνα 24AWG (με διάμετρο σύρματος 0,51 mm), με χωρητικότητα παράκαμψης γραμμής σε γραμμή 52,5 PF/M. και αντίσταση τερματικού φορτίου 100 ohms.
Όταν ο ρυθμός σήματος δεδομένων μειώνεται κάτω από 90 Kbit/S, υποθέτοντας μέγιστη επιτρεπόμενη απώλεια σήματος 6dBV, το μήκος του καλωδίου περιορίζεται στα 1200M. Στην πραγματικότητα, η καμπύλη στο σχήμα είναι πολύ συντηρητική και σε πρακτική χρήση, είναι δυνατό να επιτευχθεί ένα μήκος καλωδίου μεγαλύτερο από αυτό.
Όταν χρησιμοποιείτε καλώδια με διαφορετικές διαμέτρους καλωδίων. Το μέγιστο μήκος καλωδίου που προκύπτει είναι διαφορετικό. Για παράδειγμα, όταν ο ρυθμός σήματος δεδομένων είναι 600 Kbit/S και χρησιμοποιείται καλώδιο 24AWG, μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι το μέγιστο μήκος καλωδίου είναι 200 μέτρα. Εάν χρησιμοποιείται καλώδιο 19AWG (με διάμετρο σύρματος 0,91 mm), το μήκος του καλωδίου μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 200 μέτρα. Εάν χρησιμοποιείται καλώδιο 28AWG (με διάμετρο σύρματος 0,32 mm), το μήκος του καλωδίου μπορεί να είναι μόνο μικρότερο από 200 μέτρα.
Πώς να επιτύχετε επικοινωνία πολλαπλών σημείων του RS-485;
Απάντηση: Μόνο ένας πομπός μπορεί να στείλει στο δίαυλο RS-485 ανά πάσα στιγμή. Λειτουργία μισής διπλής όψης, με μόνο έναν κύριο slave. Λειτουργία πλήρους διπλής όψης, ο κύριος σταθμός μπορεί πάντα να στείλει και ο βοηθητικός σταθμός μπορεί να έχει μόνο μία αποστολή. (Ελέγχεται από και DE)
Υπό ποιες συνθήκες πρέπει να χρησιμοποιείται η αντιστοίχιση τερματικού για την επικοινωνία διασύνδεσης RS-485; Πώς να προσδιορίσετε την τιμή αντίστασης; Πώς να διαμορφώσετε τις αντιστάσεις ταιριάσματος τερματικού;
Απάντηση: Στη μετάδοση σήματος μεγάλων αποστάσεων, είναι γενικά απαραίτητο να συνδέσετε μια αντίσταση προσαρμογής ακροδεκτών στο άκρο λήψης για να αποφύγετε την ανάκλαση και την ηχώ του σήματος. Η τιμή αντίστασης αντιστοίχισης ακροδεκτών εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά σύνθετης αντίστασης του καλωδίου και είναι ανεξάρτητη από το μήκος του καλωδίου.
Το RS-485 χρησιμοποιεί γενικά συνδέσεις συνεστραμμένου ζεύγους (θωρακισμένο ή μη), με αντίσταση ακροδεκτών συνήθως μεταξύ 100 και 140 Ω, με τυπική τιμή 120 Ω. Στην πραγματική διαμόρφωση, μία τερματική αντίσταση συνδέεται σε κάθε έναν από τους δύο τερματικούς κόμβους του καλωδίου, τον πλησιέστερο και τον πιο απομακρυσμένο, ενώ ο κόμβος στη μέση δεν μπορεί να συνδεθεί με την αντίσταση τερματικού, διαφορετικά θα προκύψουν σφάλματα επικοινωνίας.
Γιατί η διεπαφή RS-485 εξακολουθεί να έχει έξοδο δεδομένων από τον δέκτη όταν διακόπτεται η επικοινωνία;
Απάντηση: Εφόσον το RS-485 απαιτεί την απενεργοποίηση όλων των σημάτων ελέγχου και τη δυνατότητα λήψης να είναι έγκυρη μετά την αποστολή δεδομένων, ο οδηγός του λεωφορείου εισέρχεται σε κατάσταση υψηλής αντίστασης και ο δέκτης μπορεί να παρακολουθεί εάν υπάρχουν νέα δεδομένα επικοινωνίας στο δίαυλο.
Αυτή τη στιγμή, ο δίαυλος βρίσκεται σε κατάσταση παθητικής μετάδοσης κίνησης (εάν ο δίαυλος έχει αντίσταση αντιστοίχισης τερματικού, το διαφορικό επίπεδο των γραμμών Α και Β είναι 0, η έξοδος του δέκτη είναι αβέβαιη και είναι ευαίσθητος στην αλλαγή του διαφορικού σήματος στο γραμμή AB εάν δεν υπάρχει αντιστοίχιση τερματικού, ο δίαυλος βρίσκεται σε κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης και η έξοδος του δέκτη είναι αβέβαιη), επομένως είναι ευάλωτος σε παρεμβολές εξωτερικού θορύβου. Όταν η τάση θορύβου υπερβαίνει το όριο του σήματος εισόδου (τυπική τιμή ± 200 mV), ο δέκτης θα εξάγει δεδομένα, με αποτέλεσμα το αντίστοιχο UART να λάβει μη έγκυρα δεδομένα, προκαλώντας επακόλουθα κανονικά σφάλματα επικοινωνίας. Μια άλλη κατάσταση μπορεί να προκύψει τη στιγμή που ο έλεγχος ενεργοποίησης μετάδοσης είναι ενεργοποιημένος/απενεργοποιημένος, αναγκάζοντας τον δέκτη να εξάγει ένα σήμα, το οποίο μπορεί επίσης να προκαλέσει λανθασμένη λήψη του UART. Διάλυμα:
1) Στο δίαυλο επικοινωνίας, η μέθοδος έλξης (γραμμή Α) στο ίδιο άκρο εισόδου φάσης και έλξης (γραμμή Β) στο αντίθετο άκρο εισόδου φάσης χρησιμοποιείται για τη σύσφιξη του διαύλου, διασφαλίζοντας ότι η έξοδος του δέκτη είναι σε σταθερό επίπεδο "1"? 2) Αντικαταστήστε το κύκλωμα διασύνδεσης με προϊόντα διασύνδεσης της σειράς MAX308x με ενσωματωμένη λειτουργία πρόληψης σφαλμάτων. 3) Η εξάλειψη μέσω λογισμικού, δηλαδή η προσθήκη 2-5 αρχικών byte συγχρονισμού εντός του πακέτου δεδομένων επικοινωνίας, μόνο αφού επιτευχθεί η κεφαλίδα συγχρονισμού μπορεί να ξεκινήσει η πραγματική επικοινωνία δεδομένων.
Εξασθένηση σήματος του RS-485 στα καλώδια επικοινωνίας
Ο δεύτερος παράγοντας που επηρεάζει τη μετάδοση του σήματος είναι η εξασθένηση του σήματος κατά την καλωδιακή μετάδοση. Ένα καλώδιο μετάδοσης μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ισοδύναμο κύκλωμα που αποτελείται από έναν συνδυασμό κατανεμημένης χωρητικότητας, κατανεμημένης αυτεπαγωγής και αντίστασης.
Η κατανεμημένη χωρητικότητα C ενός καλωδίου παράγεται κυρίως από δύο παράλληλα καλώδια ενός συνεστραμμένου ζεύγους. Η αντίσταση του καλωδίου έχει μικρή επίδραση στο σήμα εδώ και μπορεί να αγνοηθεί.
Η επιρροή της κατανεμημένης χωρητικότητας στην απόδοση μετάδοσης του διαύλου RS-485
Η κατανεμημένη χωρητικότητα ενός καλωδίου παράγεται κυρίως από δύο παράλληλα καλώδια ενός συνεστραμμένου ζεύγους. Επιπλέον, υπάρχει επίσης μια κατανεμημένη χωρητικότητα μεταξύ του σύρματος και του εδάφους, η οποία, αν και πολύ μικρή, δεν μπορεί να αγνοηθεί στην ανάλυση. Η επίδραση της κατανεμημένης χωρητικότητας στην απόδοση μετάδοσης του διαύλου οφείλεται κυρίως στη μετάδοση θεμελιωδών σημάτων στον δίαυλο, τα οποία μπορούν να εκφραστούν μόνο με τρόπους "1" και "0". Σε ένα ειδικό byte, όπως το 0x01, το σήμα "0" επιτρέπει επαρκή χρόνο φόρτισης για τον κατανεμημένο πυκνωτή. Ωστόσο, όταν φτάσει το σήμα "1", λόγω της φόρτισης στον κατανεμημένο πυκνωτή, δεν υπάρχει χρόνος για εκφόρτιση και το (Vin+) - (Vin -) - εξακολουθεί να είναι μεγαλύτερο από 200 mV. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο δέκτης να πιστεύει λανθασμένα ότι είναι "0", οδηγώντας τελικά σε σφάλματα επαλήθευσης CRC και σε ολόκληρο το σφάλμα μετάδοσης πλαισίου δεδομένων.
Λόγω της επιρροής της διανομής στο δίαυλο, συμβαίνουν σφάλματα μετάδοσης δεδομένων, με αποτέλεσμα τη μείωση της συνολικής απόδοσης του δικτύου. Υπάρχουν δύο τρόποι για να λυθεί αυτό το πρόβλημα:
(1) Μειώστε το Baud μετάδοσης δεδομένων.
(2) Χρησιμοποιήστε καλώδια με μικρούς κατανεμημένους πυκνωτές για να βελτιώσετε την ποιότητα των γραμμών μεταφοράς.
Ακολουθήστε το CF FIBERLINK για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την τεχνογνωσία σε θέματα ασφάλειας!!!
Δήλωση: Η κοινή χρήση περιεχομένου υψηλής ποιότητας με όλους είναι σημαντική. Ορισμένα άρθρα προέρχονται από το Διαδίκτυο. Εάν υπάρχουν παραβάσεις, ενημερώστε μας και θα τις χειριστούμε το συντομότερο δυνατό.
Ώρα δημοσίευσης: 06-07-2023