Основы связи по протоколу RS485 и подробные примеры применения этой связи.

Основы связи по протоколу RS485 и подробные примеры применения этой связи.

Чтобы понять принцип работы связи по протоколу RS485, необходимо сначала понять, что такое связь. Связь — это передача кодов 0 и 1 между двумя устройствами, где 0 — низкий уровень, 1 — высокий уровень.

Например: ПЛК передает данные на ведомый инвертор 1 и ведомый инвертор 2. Сначала ведомые инверторы 1 и 2 должны быть соединены кабелем (аппаратное соединение). Если ведомый инвертор 1 и ведомое устройство инвертора отправляют серию кодов, например, 101010, то ведомый инвертор 1 сгенерирует комбинацию высокого и низкого уровней, как показано на рисунке ниже, на своем коммуникационном порту, и через кабель, выступающий в качестве среды передачи данных инвертора, коммуникационный порт ведомого устройства 2 примет комбинацию высокого и низкого уровней, отправленную устройством A, и одновременно преобразует полученную комбинацию высокого и низкого уровней в 101010, что завершает передачу данных ПЛК на два инвертора и ведомое устройство 1.

Описание понятий, связанных с коммуникацией:

1. Полнодуплексная и полудуплексная связь.

Полнодуплексный режим — это режим связи, при котором порт может одновременно принимать и передавать данные. Полудуплексный режим означает, что порт может одновременно только передавать или только принимать данные.

Проще говоря:

Полнодуплексная связь: во время звонка обе стороны могут разговаривать друг с другом.

Полудуплексная система: как в рации, только один человек может говорить, а другой слушать одновременно.

Однодуплексный режим: Только устройство может передавать данные, а другое устройство может только принимать данные и не имеет функции отправки.

2. Скорость коммуникации:

Скорость передачи данных также называется скоростью передачи в бодах и представляет собой время, доступное для связи в течение 1 секунды. При этом передаются коды 0 и 1 (или высокие и низкие уровни).

Например: мы говорим, что скорость передачи данных составляет 9,6 Кбит/с, что означает, что коммуникационный порт отправляет 9600 бит данных в секунду, то есть в секунду может быть сгенерировано 9600 высоких и низких уровней (примечание: сумма высоких и низких уровней составляет 9600).

скорость передачи битов

Объем информации, передаваемой по каналу в секунду, называется скоростью передачи битов и обозначается как rb. Единица измерения — бит в секунду (б/с), сокращенно — скорость передачи битов.

3. Связь типа «ведущий-ведомый»

В случае связи типа «ведущий-ведомый» одна станция в коммуникационной сети выступает в роли ведущей станции, а остальные — в роли ведомых станций. Данные могут передаваться напрямую между ведущей и ведомой станциями, но не могут передаваться напрямую между ведомыми станциями. Если необходимо обменяться данными между ведомыми станциями, они должны передаваться через ведущую станцию.

Говоря простым языком, между главной и подчиненной станциями есть три основных различия: разные команды, разные уникальные возможности и разные способы стыковки.

1. Отдаются различные команды.

1. Главный пост: Главный пост может по собственной инициативе отдавать команды.

2. Станция работорговли: Станция работорговли не будет проявлять инициативу в отдаче инструкций.

Во-вторых, уникальность различна.

1. Главная станция: Главная станция уникальна.

2. Станция работорговли: Станция работорговли не является единственной, их может быть несколько.

3. Различные способы стыковки

1. Главная станция: Главная станция может стыковаться с несколькими подчиненными станциями.

2. Подчиненная станция: Подчиненная станция может быть подключена только к одной главной станции.

После понимания основных концепций коммуникации, относительно легко понять коммуникацию в формате 485. Ниже мы рассмотрим коммуникацию в формате 485 с четырех точек зрения: средство коммуникации, метод коммуникации, тип коммуникации и физический уровень.

Средой связи: Средой связи является экранированная витая пара, представляющая собой двухжильный кабель с экранирующим слоем, который мы обычно используем.

Метод связи: полудуплексный

Тип связи: связь типа "ведущий-ведомый"

Физический уровень: 9-контактный интерфейс. Следует отметить, что для связи по протоколу 485 в случае прохождения сигнала требуется всего два провода. Кабель подключается к контактам 3 и 8, при этом сигнал 3 — «-», а сигнал 8 — «+».

Рассмотрим простой пример: два человека звонят, телефон находится на физическом уровне, а собеседник — на уровне языка. Один и тот же физический уровень может передавать разные протоколы, подобно тому как люди по обе стороны телефона могут говорить как на китайском, так и на английском языке. Китайский — это один тип соглашения, а английский — другой. Процессор 485 подобен телефону, который находится на физическом уровне. Физический уровень 485 может передавать протоколы Modbus и Profibus. Это и есть взаимосвязь между протоколом связи и физическим уровнем.

RS485 — это стандарт, определяющий электрические характеристики драйверов и приемников в сбалансированной цифровой многоточечной системе. Стандарт разработан Ассоциацией телекоммуникационной промышленности и Альянсом электронной промышленности. Цифровые сети связи, использующие этот стандарт, могут эффективно передавать сигналы на большие расстояния и в условиях высокого уровня электронного шума. RS485 позволяет создавать недорогие локальные сети и многоканальные каналы связи. RS485 имеет двухпроводное и четырехпроводное соединение. Четырехпроводная система обеспечивает только связь «точка-точка». Сейчас она используется редко, а сейчас используется чаще. Это двухпроводной метод соединения. Он представляет собой шинную топологию, и к одной шине может быть подключено до 32 узлов. В сети связи RS485 обычно используется метод связи «ведущий-ведомый», то есть ведущий с несколькими ведомыми. Во многих случаях при подключении канала связи RS-485 достаточно просто соединить концы «A» и «B» каждого интерфейса парой витых пар, игнорируя заземление сигнала. Этот метод подключения используется во многих ситуациях и может работать нормально, но он таит в себе серьезные скрытые опасности. Причина 1 – синфазные помехи: интерфейс RS-485 использует дифференциальный режим для передачи сигнала и не требует определения сигнала относительно определенной опорной точки. Системе достаточно определить только разность потенциалов между двумя проводами, но легко упустить из виду, что у приемопередатчика есть определенный диапазон синфазного напряжения. Диапазон синфазного напряжения приемопередатчика RS-485 составляет от -7 до +12 В. Только при соблюдении вышеуказанных условий вся сеть может работать нормально; когда синфазное напряжение в сетевой линии превышает этот диапазон, это повлияет на стабильность и надежность связи и даже может повредить интерфейс. Вторая причина — проблема электромагнитных помех: синфазная часть выходного сигнала драйвера нуждается в обратном пути, и если его нет, низкоомный обратный канал (сигнальная земля) будет возвращаться к источнику в виде излучения, и вся шина будет излучать электромагнитные волны наружу, подобно огромной антенне.