Noções básicas de comunicação RS485 e aplicações detalhadas de comunicação.

Noções básicas de comunicação RS485 e aplicações detalhadas de comunicação.

Para entender a comunicação RS485, primeiro precisamos entender o que é comunicação. Comunicação é a transmissão de códigos 0 e 1 entre dois dispositivos, sendo 0 nível baixo e 1 nível alto.

Por exemplo: o CLP transfere dados para o inversor escravo 1 e o inversor escravo 2. Primeiro, o inversor escravo 1 e o inversor escravo 2 devem ser conectados por cabo (conexão física). Se o inversor escravo 1 e o inversor escravo 2 enviarem uma série de códigos, como 101010, o inversor escravo 1 gerará a combinação de níveis alto e baixo, conforme mostrado na figura abaixo, em sua porta de comunicação. Através do cabo, que serve como meio de transmissão, a porta de comunicação do inversor escravo 2 receberá a combinação de níveis alto e baixo enviada pelo inversor escravo 1 e, simultaneamente, a traduzirá para 101010, concluindo assim a transmissão de dados do CLP para os dois inversores e para o inversor escravo 1.

Descrição de conceitos relacionados à comunicação:

1. Full-duplex e half-duplex

Full-duplex é uma porta de comunicação que pode receber dados enquanto envia dados. Half-duplex refere-se a uma porta de comunicação que só pode enviar dados ou só pode receber dados simultaneamente.

Em termos simples:

Duplex completo: ambas as partes podem falar durante a chamada.

Meio duplex: Assim como um walkie-talkie, apenas uma pessoa pode falar e a outra ouvir ao mesmo tempo.

Single-duplex: Somente o dispositivo pode enviar dados, e o outro dispositivo só pode receber dados do primeiro, não tendo a função de enviar.

2. Taxa de comunicação:

A taxa de comunicação, também chamada de taxa de transmissão (baud rate), é a quantidade de códigos 0 e 1 (ou níveis alto e baixo) que uma porta de comunicação envia em 1 segundo.

Por exemplo: digamos que a taxa de comunicação seja de 9,6 Kbps, o que significa que a porta de comunicação envia 9600 bits de dados por segundo, ou seja, 9600 níveis altos e baixos podem ser gerados por segundo (nota: a soma dos níveis altos e baixos é igual a 9600).

Taxa de transmissão de bits

A quantidade de informação transmitida pelo canal por segundo é chamada de taxa de transmissão de bits, representada pela sigla rb. A unidade é bit por segundo (b/s), abreviada como taxa de bits.

3. Comunicação mestre-escravo

A comunicação mestre-escravo refere-se a uma estação em uma rede de comunicação que é denominada estação mestre e as demais estações são denominadas estações escravas. Os dados podem ser transferidos diretamente entre a estação mestre e a estação escrava, mas não diretamente entre si. Caso seja necessário trocar dados entre estações escravas, estes devem ser encaminhados através da estação mestre.

Falando em termos leigos, existem três diferenças principais entre a estação mestre e a estação escrava: comandos diferentes, singularidade diferente e acoplamento diferente.

1. São emitidos comandos diferentes.

1. Estação mestra: A estação mestra pode tomar a iniciativa de emitir comandos.

2. Estação de escravos: A estação de escravos não tomará a iniciativa de emitir instruções.

Em segundo lugar, a singularidade é diferente.

1. Estação principal: A estação principal é única.

2. Estação de escravos: A estação de escravos não é única, podendo haver mais de uma.

3. Encaixe diferente

1. Estação mestre: A estação mestre pode acoplar-se a várias estações escravas.

2. Estação escrava: Uma estação escrava só pode se conectar a uma estação mestra.

Após compreender os conceitos básicos de comunicação, torna-se relativamente fácil entender a comunicação 485. A seguir, apresentaremos a comunicação 485 sob quatro aspectos: meio de comunicação, método de comunicação, tipo de comunicação e camada física.

Meio de comunicação: O meio de comunicação é o par trançado blindado, que é o cabo de dois condutores com camada de blindagem que normalmente utilizamos.

Método de comunicação: half-duplex

Tipo de comunicação: comunicação mestre-escravo

Camada física: interface de 9 pinos. Deve-se notar que, para comunicação com o 485, a interface de 9 pinos requer apenas dois fios do cabo. Os pinos 3 e 8 são conectados, sendo o pino 3 o sinal '-' e o pino 8 o sinal '+'.

Vamos analisar um exemplo simples: duas pessoas fazem uma chamada, o telefone está na camada física e a pessoa que fala está falando em um idioma específico. A mesma camada física pode transmitir diferentes protocolos, assim como as pessoas em ambos os lados da linha podem falar tanto chinês quanto inglês. Chinês é um tipo de idioma, e inglês é outro. O 485 é como um telefone, que é a camada física. A camada física do 485 pode transmitir o protocolo Modbus e o protocolo Profibus. Essa é a relação entre o protocolo de comunicação e a camada física.

RS485 é um padrão que define as características elétricas de transmissores e receptores em um sistema digital multiponto balanceado. O padrão é definido pela Telecommunications Industry Association (TIA) e pela Electronics Industry Alliance (EIA). Redes de comunicação digital que utilizam este padrão podem transmitir sinais de forma eficaz em longas distâncias e em ambientes com alto nível de ruído eletrônico. O RS485 possibilita a configuração de redes locais de baixo custo e enlaces de comunicação com múltiplas ramificações. O RS485 possui conexões de dois e quatro fios. O sistema de quatro fios permite apenas comunicação ponto a ponto e seu uso é menos frequente atualmente. O sistema de dois fios é um método de cabeamento com topologia de barramento, permitindo a conexão de até 32 nós no mesmo barramento. Em redes de comunicação RS485, geralmente adota-se o método mestre-escravo, ou seja, um mestre com múltiplos escravos. Em muitos casos, ao conectar um enlace de comunicação RS485, basta utilizar um par trançado para conectar as extremidades 'A' e 'B' de cada interface, ignorando a conexão de terra do sinal. Este método de conexão é usado em muitas situações e pode funcionar normalmente, mas apresenta grandes riscos ocultos. O primeiro motivo é a interferência de modo comum: a interface RS-485 adota o modo diferencial para transmitir o sinal e não precisa detectar o sinal em relação a um ponto de referência específico. O sistema precisa apenas detectar a diferença de potencial entre os dois fios, mas é fácil ignorar que o transceptor possui uma determinada faixa de tensão de modo comum. A faixa de tensão de modo comum do transceptor RS-485 é de -7 a +12V. Somente quando as condições acima são atendidas, toda a rede funciona normalmente; quando a tensão de modo comum na linha da rede excede essa faixa, isso afeta a estabilidade e a confiabilidade da comunicação, podendo até danificar a interface. O segundo motivo é o problema de interferência eletromagnética (EMI): a parte de modo comum do sinal de saída do driver precisa de um caminho de retorno. Se não houver um canal de retorno de baixa resistência (terra do sinal), o sinal retornará à fonte na forma de radiação, e todo o barramento irradiará ondas eletromagnéticas como uma enorme antena.