logo

Адрес: 142432, М.О.,

г. Черноголовка, ул. Лесная, д. 9

Открыть каталог

16.10.2017 12:30

Интерфейс Rs-485

Интерфейс Rs-485

Описание и основные характеристики интерфейса RS-485

RS-485 (англ. Recommended Standard 485), EIA-485 (англ. Electronic Industries Alliance-485) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса.

Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина».

Стандарт приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства промышленных сетей широко используемых в промышленной автоматизации.

Стандарт RS-485 совместно разработан двумя ассоциациями: Ассоциацией электронной промышленности (EIA — Electronics Industries Association) и Ассоциацией промышленности средств связи (TIA — Telecommunications Industry Association).

Ранее EIA маркировала все свои стандарты префиксом «RS» (англ. Recommended Standard — Рекомендованный стандарт). Многие инженеры продолжают использовать это обозначение, однако EIA/TIA официально заменил «RS» на «EIA/TIA» с целью облегчить идентификацию происхождения своих стандартов.

Технические характеристики интерфейса RS-485

В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.
Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса.
    Стандарт RS-485 не оговаривает:

  • параметры качества сигнала (допустимый уровень искажений, отражения в длинных линиях)
  • типы соединителей и кабелей,
  • гальваническую развязку линии связи,
  • протокол обмена.

Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485

До 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети. 

Максимальная длина одного сегмента сети: 1200 метров.

Только один передатчик активный.

Максимальное количество узлов в сети — 256 с учётом магистральных усилителей.

Характеристика скорость обмена/длина линии связи (зависимость экспоненциальная):

  • 62,5 кбит/с 1200 м (одна витая пара)
  • 375 кбит/с 300 м (одна витая пара)
  • 500 кбит/с
  • 1000 кбит/с
  • 2400 кбит/с 100 м (две витых пары)
  • 10000 кбит/с 10 м

Примечание: Скорости обмена 62,5 кбит/с, 375 кбит/с, 2400 кбит/с оговорены стандартом RS-485. На скоростях обмена свыше 500 кбит/с рекомендуется использовать экранированные витые пары.

Тип приёмопередатчиков — дифференциальный, потенциальный.

Изменение входных и выходных напряжений на линиях A и B: Ua (Ub) от −7В до +12В (+7В).

Требования, предъявляемые к выходному каскаду:

  1. выходной каскад представляет собой источник напряжения с малым выходным сопротивлением, |Uвых|=1,5:5,0В (не <1,5В и не >6,0В);
  2. состояние логической «1»: Ua больше Ub (гистерезис 200мВ) — MARK, OFF;
  3. состояние логического «0»: Ua меньше Ub (гистерезис 200мВ) — SPACE, ON (производители микросхем - драйверов, часто выбирают намного меньшие значения, гистерезис от 10 мВ[1][2]);
  4. выходной каскад должен выдерживать режим короткого замыкания, иметь максимальный выходной ток 250мА, скорость нарастания выходного сигнала 1,2В/мкс и схему ограничения выходной мощности.


Требования, предъявляемые к входному каскаду:

  1. входной каскад представляет собой дифференциальный вход с высоким входным сопротивлением и пороговой характеристикой от −200мВ до +200мВ
  2. допустимый диапазон входных напряжений Uag (Ubg) относительно земли (GND) от −7В до +12В;
  3. входной сигнал представлен дифференциальным напряжением (Ui+0,2В) и более;
  4. уровни состояния приёмника входного каскада

Сигналы

Передача данных идёт по двум линиям, A и B.

Логическая единица: (B - A) > +200мВ

Логический ноль: (B - A) < -200мВ)

Для защиты от ситуации, когда разница между входами A и B меньше 200мВ (неопределённое состояние), применяется защитное смещение.

Интерфейс является полудуплексным: узел не может одновременно и принимать, и передавать данные.

Согласование

При большой длине линии связи возникают эффекты длинных линий. Причина этому — распределенные индуктивные и емкостные свойства кабеля. Как следствие, сигнал, переданный в линию одним из узлов, начинает искажаться по мере распространения в линии, возникают сложные резонансные явления.

Поскольку на практике кабель на всей длине имеет одинаковую конструкцию и, следовательно, одинаковые распределенные параметры погонной емкости и индуктивности, то это свойство кабеля характеризуют специальным параметром - волновым сопротивлением.

Не вдаваясь в теоретические дебри обоснования, можно сказать, что в кабеле, на приемном конце которого подключен резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, резонансные явления значительно ослабляются. Называется такой резистор терминатором. Для сетей RS485 они ставятся на каждой оконечности длинной линии (поскольку обе стороны могут быть приемными).

На практике номинал этого резистора может выбираться и большего номинала чем волновое сопротивление кабеля поскольку омическое сопротивление того же кабеля может оказаться настолько велико, что амплитуда сигнала на приемной стороне окажется слишком мала для устойчивого приема. В этом случае ищут компромисс между резонансными и амплитудными искажениями сигнала, уменьшая скорость интерфейса и увеличивая номинал терминатора.

На скоростях 9600 бит/с и ниже, резонансные явления в масштабах способных ухудшить качество связи практически не проявляются, и вопроса согласовании линии часто вообще не возникает.

Так на скорости 9600 бит/с каждый бит информации представлен имульсом в 104 мкс (1 с / 9600 бит/с), электрический сигнал в витой паре, за это время, пройдет около 31 километра.

При длине кабеля менее 1 километра, частично отраженный сигнал, от несогласованных концов кабеля, может несколько исказить фронт сигнала (первые 7 мкс импульса), но не его основную форму в целом.

Еще один источник искажения формы сигналов, при передаче через витую пару, разная скорость распространения высокочастотного и низкочастотного сигнала (высокочастотная составляющая распространяется по витой паре несколько быстрее), что приводит к искажению формы сигнала при высоких скоростях передачи 

Подключение RS-485

Разъем состоит из двух или трех контактов:

  • B или '+' (TxD+/RxD+), не инвертированный
  • A или '-' (TxD-/RxD-), инвертированный

Опциональный общий провод. Соединение общих шин устройств не обязательно, но улучшает устойчивость работы интерфейса. 

Сетевые протоколы, работающие поверх RS-485

  1. LanDrive
  2. ProfiBus DP
  3. ModBus
  4. DMX512
  5. HDLC

Промышленные сети, построенные на основе RS-485

  1. LanDrive
  2. ProfiBus DP
  3. ModBus

В компании "Electrik-M" Вы можете приобрести кабель для промышленного интерфейса RS-485 оптом и в розницу по цене завода производителя.