Conceptos básicos de comunicación RS485 y aplicaciones de comunicación detalladas

Conceptos básicos de comunicación RS485 y aplicaciones de comunicación detalladas

Para comprender la comunicación RS485, primero debemos entender qué es la comunicación. La comunicación es la transmisión de códigos 0 y 1 entre dos dispositivos: 0 (nivel bajo) y 1 (nivel alto).

Por ejemplo: el PLC transfiere datos a los inversores esclavos 1 y 2. Primero, ambos deben estar conectados por cable (conexión de hardware). Si ambos envían una serie de códigos, como 101010, el inversor esclavo 1 generará la combinación de nivel alto y bajo, como se muestra en la figura a continuación, en su puerto de comunicación, a través del cable como inversor intermedio. El puerto de comunicación del dispositivo esclavo 2 recibirá la combinación de nivel alto y bajo enviada por el dispositivo A y, al mismo tiempo, la traducirá a 101010, lo que completa la entrega de datos del PLC a los dos inversores y al dispositivo esclavo 1.

Descripción de conceptos relacionados con la comunicación:

1. Dúplex completo y semidúplex

El dúplex completo es un puerto de comunicación que puede recibir datos al mismo tiempo que los envía. El semidúplex se refiere a que el puerto de comunicación solo puede enviar o recibir datos simultáneamente.

En términos sencillos:

Dúplex completo: ambas partes pueden hablar al realizar una llamada

Half duplex: Al igual que un walkie-talkie, solo una persona puede hablar y la otra escuchar al mismo tiempo.

Dúplex simple: solo el dispositivo puede enviar datos y el otro dispositivo solo puede recibirlos y no tiene la función de envío.

2. Velocidad de comunicación:

La velocidad de comunicación, también denominada velocidad en baudios, es el puerto de comunicación dentro de 1 s. Envía la cantidad de códigos 0 y 1 (o niveles alto y bajo).

Por ejemplo: decimos que la tasa de comunicación es de 9,6 Kbps, lo que significa que el puerto de comunicación envía 9600 bits de datos por segundo, es decir, se pueden generar 9600 niveles altos y bajos por segundo (nota: los niveles altos y bajos suman 9600)

Velocidad de transmisión de bits

La cantidad de información transmitida por segundo a través del canal se denomina tasa de transmisión de bits, denotada como rb. La unidad es bit por segundo (b/s), abreviado como tasa de bits.

3. Comunicación maestro-esclavo

La comunicación maestro-esclavo se refiere a una estación en una red de comunicación como estación maestra y a las demás como estaciones esclavas. Los datos se pueden transferir directamente entre la estación maestra y la esclava, pero no entre estaciones esclavas. Si se necesita intercambiar datos entre estaciones esclavas, estos deben transmitirse a través de la estación maestra.

Hablando en términos sencillos, hay tres diferencias principales entre la estación maestra y la estación esclava: comandos diferentes, singularidad diferente y acoplamiento diferente.

1. Se emiten diferentes comandos.

1. Estación maestra: La estación maestra puede tomar la iniciativa de emitir comandos.

2. Estación esclava: La estación esclava no tomará la iniciativa de emitir instrucciones.

En segundo lugar, la singularidad es diferente.

1. Estación maestra: La estación maestra es única.

2. Estación esclava: La estación esclava no es única, puede haber más de una.

3. Diferentes acoplamientos

1. Estación maestra: la estación maestra puede acoplarse con múltiples estaciones esclavas.

2. Estación esclava: la estación esclava solo puede conectarse a una estación maestra.

Después de comprender los conceptos básicos de la comunicación, es relativamente fácil comprender la comunicación 485. A continuación, presentaremos la comunicación 485 desde cuatro aspectos: medio de comunicación, método de comunicación, tipo de comunicación y capa física.

Medio de comunicación: El medio de comunicación es par trenzado blindado, que es el cable de dos núcleos con capa de blindaje que utilizamos habitualmente.

Método de comunicación: semidúplex

Tipo de comunicación: comunicación maestro-esclavo

Capa física: interfaz de 9 pines, cabe señalar que la interfaz de 9 pines para la comunicación 485 en caso de pasar, solo necesita dos núcleos El cable está conectado al pin 3 y al pin 8, 3 señal '-' y 8 señal '+'

Veamos un ejemplo sencillo: dos personas realizan una llamada, el teléfono se encuentra en la capa física y el idioma de la persona que habla es el acuerdo. La misma capa física puede transmitir diferentes protocolos, al igual que las personas a ambos lados del teléfono pueden hablar chino e inglés. El chino es un tipo de acuerdo, y el inglés es otro. El 485 es como un teléfono, que es la capa física. La capa física del 485 puede transmitir los protocolos Modbus y Profibus. Esta es la relación entre el protocolo de comunicación y la capa física.

RS485 es un estándar que define las características eléctricas de los controladores y receptores en un sistema multipunto digital balanceado. Este estándar está definido por la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones y la Alianza de la Industria Electrónica. Las redes de comunicación digital que utilizan este estándar pueden transmitir señales eficazmente a larga distancia y en entornos con alto ruido electrónico. RS485 permite configurar redes locales de bajo coste y enlaces de comunicación multiramal. RS485 cuenta con conexiones de dos y cuatro hilos. El sistema de cuatro hilos solo permite la comunicación punto a punto. Actualmente, su uso es poco frecuente, pero cada vez mayor. Se trata de un método de cableado de dos hilos. Este método de cableado se basa en una estructura de topología de bus y permite conectar hasta 32 nodos en el mismo bus. En la red de comunicación RS485, generalmente se adopta un método de comunicación maestro-esclavo, es decir, un maestro con varios esclavos. En muchos casos, al conectar el enlace de comunicación RS-485, simplemente se utiliza un par trenzado para conectar los extremos "A" y "B" de cada interfaz, ignorando la conexión a tierra de la señal. Este método de conexión se utiliza en muchas ocasiones. Puede funcionar con normalidad, pero existen grandes peligros ocultos. La primera razón es la interferencia de modo común: la interfaz RS-485 adopta el modo diferencial para transmitir la señal y no necesita detectar la señal relativa a un punto de referencia determinado. El sistema solo es suficiente para detectar la diferencia de potencial entre los dos cables, pero es fácil pasar por alto que el transceptor tiene un cierto rango de voltaje de modo común. El rango de voltaje de modo común del transceptor RS-485 es de -7 a +12 V. Solo cuando se cumplen las condiciones anteriores, toda la red puede funcionar con normalidad; cuando el voltaje de modo común en la línea de red excede este rango, afectará la estabilidad y la confiabilidad de la comunicación, e incluso dañará la interfaz. La segunda razón es el problema de EMl: la parte de modo común de la señal de salida del controlador necesita una ruta de retorno, si no hay una, el canal de retorno de baja resistencia (tierra de señal) regresará a la fuente en forma de radiación, y todo el bus irradiará ondas electromagnéticas hacia afuera como una enorme antena.