Меню

Rs 485 по двум проводам

RS485 по двум проводам, без земли.

Попросили сконфигурировать контроллер JL201DP от BREEZART для вращения вентилятора сигналом 1-10V.
Дали диск и адаптер USB-RS485 BSA-02.

Вроде бы дело не хитрое — загрузить CD, воткнуть в комп USB, соединить 3 провода RS485 (А,В, земля) между BSA-02 и JL201DP и запитать от 24В. На практике получилось не просто — никак не удавалось получить связь между BSA-02 и JL201DP по RS485. Пытались запустить программу 3 человека, опытные компьютерщики, связь никто не мог установить. После проверки правильности всего, что можно проверить, специалист порекомендовал неожиданную процедуру.

Оторвать общий провод шины RS485 между адаптером BSA-02 и контроллером JL201DP,
т.е. оставить только 2 провода (А, В), а земляной отключить.
Как ни удивительно, связь появилась! Я потом соединял землю и отключал — сохраняется устойчивая связь.

Почему не было связи при при запуске программы JLConfigurator с правильным подключением проводов и ПО — ?
Почему связь RS485 сохраняется по двум проводам, без земли — ?

Примечание.
Адаптер BSA-02 питается от USB ноутбука, а контроллер JL201DP питается от внешнего ИИП DC24V, других проводов нет.
В обоих случаях блоки питания импульсные — не заземлены.

KENT сказал(а): Почему связь ModBus сохраняется по двум проводам, без земли — ? ModBus — это протокол связи, а физически это RS-485. «В основе интерфейса RS-… Читать ещё

Почему связь ModBus сохраняется по двум проводам, без земли — ?

KENT сказал(а): Почему помог восстановить связь оборванный земляной провод RS-485 — ? А тебе на каком языке обьяснять? На техническом ты не поймешь ! Для это… Читать ещё

KENT сказал(а): Оторвать общий провод шины RS485 между адаптером BSA-02 и контроллером JL201DP, т.е. оставить только 2 провода (А, В), а земляной отключить… Читать ещё

Оторвать общий провод шины RS485 между адаптером BSA-02 и контроллером JL201DP,
т.е. оставить только 2 провода (А, В), а земляной отключить.
Как ни удивительно, связь появилась!

Вообще RS-485 земляной провод нафиг не нужен(в отличии от CAN). На многих адаптерах под неё вообще нет клеммы. А причину событий действительно надо искать в то… Читать ещё

Paidj сказал(а): Вообще RS-485 земляной провод нафиг не нужен Ага, щас! А вот великие эмбеддеры термодатчиков в вентиляторы считают иначе! И йух поспоришь! Э… Читать ещё

KENT , Я потом соединял землю и отключал — сохраняется устойчивая связь. RS-485 это канал связи с потерей данных, программа должна искать и эффективно боротся … Читать ещё

dvdmaster сказал(а): RS-485 это канал связи с потерей данных, программа должна искать и эффективно боротся с ошибками связи. Вот! Значит этот «канал» должен … Читать ещё

Paidj сказал(а): Вообще RS-485 земляной провод нафиг не нужен(в отличии от CAN). На многих адаптерах под неё вообще нет клеммы. А причину событий действитель… Читать ещё

Вообще RS-485 земляной провод нафиг не нужен(в отличии от CAN). На многих адаптерах под неё вообще нет клеммы. А причину событий действительно надо искать в том как на обоих сторонах реализована гальваническая развязка.

Васисуалий сказал(а): . Ты что нибудь измерять пытался. Земля адаптера (10конт.) отключена , связь между адаптером и контроллером по 2 проводам (А,В). Свя… Читать ещё

KENT сказал(а): Может быть, все-таки причина в китайском блоке питания 24V — ? Да! Может быть, тем более, что судя по картинке из ихненского же каталога внут… Читать ещё

Итак поехали. RS485 это стандарт физического уровня для передачи сигнала по двум проводам. Суть идеи в том, что единицей или нолем в этой системе является не … Читать ещё

По методике измерений. Тут полезно не измерять то, что находится на самой линии, а просто двумями каналами осла прицепиться сразу к входу в передатчик и к вы… Читать ещё

Кстати есть готовый и уже разведенный на плате кусок для MXL, проверенный в устройстве и работающий как часы. нНнада? И еще. Поройся по ассортименту Карела! … Читать ещё

dvdmaster сказал(а): Эта цифра образная не имеет отношения к стандартам. Дык все три твоих поста не имеют отношения ни к чему! Вот хотя бы в «Педивикии» почи… Читать ещё

RS-485 это канал связи с потерей данных, программа должна искать и эффективно боротся с ошибками связи. А здесь похоже софт слабый не способен стартовать с помехами в канале связи.
Земляной провод нужен всегда, даже с опторазвязкой. Упрощения и урезания стандарта имеют свои последствия.

KENT , Ты с какой стороны землю отрываешь? С такой конфигурацией нужно бы отрывать её с одной стороны, со стороны компа оставлять подключенной. Проследить чтоб… Читать ещё

Читайте также:  Нод развитие речи чтение обрывок провода

Источник



Рекомендации по разводке сети интерфейса RS-485

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна

Рекомендации по разводке сети интерфейса RS-485

RS-485 (EIA/TIA-485) — это стандарт, определяющий электрические характеристики приемников и передатчиков информации для использования в балансных цифровых многоточечных системах. Интерфейс RS-485 является одним из наиболее распространённых стандартов физического уровня в современных средствах промышленной автоматизации.

Как было сказано выше стандарт содержит электрические характеристики приемников и передатчиков, которые могут быть использованы для передачи двоичных сигналов в многоточечных сетях, при этом стандарт не оговаривает другие характеристики: такие как качество сигнала, протоколы обмена, типы соединителей для подключения, линии связи. В результате неопределенности потребители часто испытывают трудности при подключении того или иного оборудования к сети RS-485. Порой неправильно разведенная сеть RS-485 способна свести к нулю затраченные на повышение автоматизации усилия, и может стать причиной постоянных отказов, сбоев и ошибок в работе оборудования. Цель данной статьи — предоставить пользователям рекомендации по подключению и практической реализации систем передачи данных на основе интерфейса RS-485.

1 Краткое описание стандарта

В основе интерфейса RS-485 лежит способ дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть данного метода заключается в следующем: по одному проводу (условно линия А) передается нормальный сигнал, а по второму проводу (условно линия В) передается инвертированный сигнал, таким образом, между двумя проводами витой пары всегда существует разность потенциалов (рисунок 1). Для случая логической «единицы» разность потенциалов положительна, для логического «нуля» — отрицательна.

Диаграмма дифференциальной (балансной) передачи данных

Рисунок 1 — Диаграмма дифференциальной (балансной) передачи данных

Преимуществом дифференциальной (балансной) передачи данных является высокая устойчивость к синфазным помехам. Синфазная помеха — помеха, действующая на обе линии связи одинаково. Зачастую линии связи прокладываются в местах подверженных неоднородным электромагнитным полям, электромагнитная волна, проходя через участок линии связи, будет наводить в обоих проводах потенциал. В случае RS-232 интерфейса полезный сигнал, который передается потенциалом относительно общего «земляного» провода был бы утерян. При дифференциальной передаче не происходит искажения сигнала в виду того, что помеха одинаково действует на оба проводника и наводит в них одинаковый потенциал, в результате чего разность потенциалов (полезный сигнал) остается неизменной. По этой причине линии связи интерфейса RS-485 представляют собой два скрученных между собой проводника и называются витой парой. Прямые выходы «А» подключаются к одному проводу, а инверсные «В» ко второму проводу (рисунок 2). В случае неправильного подключения выходов к линиям приемопередатчики не выйдут из строя, но при этом правильно функционировать они не будут.

Конфигурация сети RS-485

Рисунок 2 — Конфигурация сети RS-485

2 Рекомендации по подключению

Конфигурация сети представляет собой последовательное присоединение приемопередатчиков к витой паре (топология «шина»), при этом сеть не должна содержать длинных ответвлений при подключении устройств, так как длинные ответвления вызывают рассогласования и отражения сигнала (рисунок 3).

Стандарт предполагает, что устройства подключаются непосредственно к шине. При этом скрутки и сращивания кабеля не допускаются. При увеличении длины линий связи при высокой скорости передачи данных имеет место так называемый эффект длинных линий. Он заключается в том, что скорость распространения электромагнитных волн в проводниках ограничена, для примера у проводника с полиэтиленовой изоляцией она ограничена на уровне около 206 мм/нс. Помимо этого электрический сигнал имеет свойство отражаться от концов проводника и его ответвлений. Для коротких линий подобные процессы протекают быстро и не оказывают влияния на работу сети, однако при значительных расстояниях в сотни метров отраженная от концов проводников волна может исказить полезный сигнал, что приведет к ошибкам и сбоям.

Проблему отражений сигнала в интерфейсе RS-485 решают при помощи согласующих резисторов — «терминаторов», которые устанавливаются непосредственно у выходов двух приемопередатчиков максимально отдаленных друг от друга. Следует отметить, что в большинстве случаев «терминаторы» уже смонтированы в потребительских устройствах и подключаются к сети при помощи соответствующих перемычек на корпусе устройства. Номинал «терминатора» соответствует волновому сопротивлению кабеля, при этом нужно помнить, что волновое сопротивление кабеля зависит от его характеристик и не зависит от его длины. К примеру, для витой пары UTP-5, используемой для прокладки Ethernet волновое сопротивление составляет 100 ±15 Ом. Специализированный кабель Belden 9841…9844 для прокладки сетей RS-485 имеет волновое сопротивление 120 Ом, поэтому расчетами резистора — «терминатора» можно пренебречь и использовать 120 Ом.

Примеры топологий сетей RS-485

Рисунок 3 — Примеры топологий сетей RS-485

Экранированные витые пары (например, кабели Belden 9841, 3106A) рекомендуется применять в особо ответственных системах, а также при скоростях обмена свыше 500 Кбит/сек.

Нужно отметить, что для обеспечения отказоустойчивости и помехозащищенности с увеличением длины линий связи скорость передачи желательно уменьшить. Зависимость скорости обмена от длины линий представлена на рисунке 4. Данная зависимость может отличаться при прочих условиях и носит скорее рекомендательный характер.

Читайте также:  Гофра пластиковая под провод

Зависимость скорости обмена от длины линии связи

Рисунок 4 — Зависимость скорости обмена от длины линии связи

Согласно стандарту RS-485 (EIA/TIA-485) передатчик должен обеспечивать передачу данных для 32 единичных нагрузок (под единичной нагрузкой подразумевается приемник с входным сопротивлением 12 кОм). В настоящее время производятся приемопередатчики с входным сопротивлением равным 1/4 (48 кОм) и 1/8 (96 кОм) от единичной нагрузки. В этом случае количество подключенных к сети устройств может быть увеличено до: 128 и 256 соответственно. Допускается использовать устройства с различным входным сопротивлением в одной сети, важно чтобы суммарное сопротивление было не менее 375 Ом.

Электрические характеристики интерфейса приведены в таблице 1.

Параметр Значение
Максимальное число приемников/передатчиков 32/32
Максимальная длина кабеля, м 1200
Максимальная скорость передачи данных, Мбит/с 10
Уровень логической «1» передатчика, В +1,5…+6
Уровень логического «0» передатчика, В –1,5…–6
Диапазон синфазного напряжения передатчика, В –1…+3
Максимальный ток короткого замыкания передатчика, мА 250
Допустимое сопротивление нагрузки передатчика, Ом 54
Порог чувствительности приемника, мВ ± 200
Допустимый диапазон напряжений приемника, В –7…+12
Уровень логической «1» приемника, мВ более +200
Уровень логического «0» приемника, мВ менее –200
Входное сопротивление приемника, кОм 12

Стандарт RS-485 (EIA/TIA-485) не регламентирует, по какому протоколу устройства сети должны связываться друг с другом. Наиболее распространенными протоколами связи на данный момент являются: Modbus, ProfiBus, LanDrive, DMX512 и другие. Передача информации осуществляется полудуплексно в большинстве случаев по принципу «ведущий» — «ведомый».

Порог чувствительности приемника составляет ± 200 мВ, то есть при разнице потенциалов на входе приемника в диапазоне от минус 200 мВ до плюс 200 мВ его выходное состояние будет находиться в состоянии неопределенности. Разность потенциалов более 200 мВ приемник принимает как логическую «1», а разность потенциалов менее минус 200 мВ приемник принимает как логический «0». Состояние неопределенности может произойти, когда ни один из передатчиков не активен, отключен от сети, либо находится в «третьем состоянии», либо все устройства сети находятся в режиме приема информации. Состояние неопределенности крайне нежелательно, так как оно вызывает ложные срабатывания приемника из-за несинфазных помех.

Использование защитного смещения позволяет исключить возможность возникновения неопределенного состояния в сети. Для этого линию А необходимо подтянуть резистором к питанию (pullup), а линию В резистором — к «земле» (pulldown). В результате, с учетом «терминаторов», получится резистивный делитель напряжения. Для надежной работы сети необходимо обеспечить смещение порядка 250…300 мВ (рисунок 5).

Защитное смещение

Рисунок 5 — Защитное смещение

Рассмотрим ситуацию, когда в сети находятся два устройства. Нам необходимо получить смещение 250мВ, при этом в сети подключены два терминальных резистора по 120Ом, и имеется источник напряжения +5В, оба приемника обладают единичной нагрузкой— их сопротивление составляет 12кОм.

Учитывая, что терминальные резисторы по 120Ом и оба приемника по 12кОм включены параллельно, то их общее сопротивление равняется:

Rсети = (Rобщ.терм · Rобщ.вх) / (Rобщ.терм + Rобщ.вх) = (60 · 6000) / (60 + 6000) = 60Ом.

Рассчитаем ток в цепи смещения:

При этом последовательное сопротивление цепи смещения составит:

Получаем сопротивление резисторов смещения:

Rсм = 1140 / 2 = 570Ом.

Выбираем ближайший номинал 560Ом.

Диаграмма передачи данных при использовании защитного смещения

Рисунок 6— Диаграмма передачи данных при использовании защитного смещения

Исходя из расчета защитного смещения можно заметить, что через делитель напряжения постоянно протекает ток (для случая выше это 4,2мА), что может быть недопустимым в системах с малым энергопотреблением. Это является серьезным недостатком защитного смещения.

Снизить потери можно увеличением номинала резисторов согласования до 1,1кОм и выше, но в данном случае придется искать компромисс между энергопотреблением и надежностью сети.

Для гальванически развязанной линии резисторы смещения следует подтягивать к «земле» и питанию со стороны изолированной линии.

Для защиты от помех экран витой пары следует заземлять в одной точке, при этом стандарт не оговаривает в какой, поэтому часто экран кабеля заземляется на одном из его концов. Иногда причиной возникновения ошибок при передаче сигнала является работающий поблизости радиопередатчик. Чтобы устранить влияние радиосигнала на передающий кабель достаточно установить высокочастотный конденсатор малой емкости между экраном кабеля и заземлением электрической сети порядка 1…10нФ.

Если приборы, объединенные в одну сеть, питаются от различных источников или находятся на значительном удалении друг от друга, то необходимо дополнительным дренажным проводом объединить «земли» всех устройств. Это правило исходит из того, что разность потенциалов между линией и «землей» по стандарту не должна превышать от минус 7 до плюс 12 В. В случае, когда устройства находятся на значительном расстоянии друг от друга, либо питаются от разных источников разность потенциалов на входе приемопередатчика может превысить в несколько раз допустимый диапазон, что приведет к выходу из строя приемопередатчика. При этом следует учитывать, что подключение устройства к сети RS-485 нужно начинать именно с дренажного провода, а производя отключение устройства в последнюю очередь отсоединять дренажный провод. Для ограничения «блуждающих» токов в дренажном проводе его следует подключать к каждой сигнальной земле через резистор номиналом 100 Ом мощностью 0,5 Вт, помимо этого необходимо через такой же резистор 100 Ом 0,5 Вт подключить дренажный провод к защитному заземлению. Рекомендуем осуществлять защитное заземление дренажного провода в одной точке, чтобы исключить постоянное протекание «блуждающего» тока через него по сравнению со случаем, когда дренажный провод заземляется у каждого устройства. Не следует использовать экран кабеля в качестве дренажного провода.

Использование дренажного провода для уравнивания потенциала «земель»

Рисунок 7 — Использование дренажного провода для уравнивания
потенциала «земель»

Для защиты сетей от синфазных перенапряжений и импульсных помех менее 2 кВ достаточно использовать приемопередатчики с гальванической развязкой. Если же высокий потенциал будет приложен дифференциально, т.е. к одному проводнику линии, то приемопередатчик будет поврежден, так как разность потенциалов между проводниками должна находиться в диапазоне от минус 7 до плюс 12 В.

Защита устройств сети RS-485 от дифференциальных перенапряжений составляющих десятки киловольт, например, попадание разряда молнии в линию, осуществляется за счет использования специальных защитных устройств. В простейшем случае все проводники линии шунтируются ограничителями напряжения на «землю» (рисунок 8а). Если заземление линии невозможно, то проводники линии шунтируются ограничителями между собой (рисунок 8б). Защита, организованная на варисторах, супрессорах, газоразрядных трубках, способна выдерживать лишь кратковременные всплески напряжения. Дополнительную защиту от токов короткого замыкания в линиях можно обеспечить при помощи установки в линию плавких предохранителей.

Варианты защиты сети RS-485 от перенапряжений и импульсных помех

Рисунок 8 — Варианты защиты сети RS-485 от перенапряжений и импульсных помех

Как правило, устройства, работающие в сетях RS-485 помимо «терминаторов» имеют встроенную защиту от перенапряжений и импульсных помех. Подробнее об этом можно прочитать в руководстве по эксплуатации на конкретное устройство. Помимо этого на рынке существует множество готовых устройств подавления импульсных помех, принцип действия которых также основан на применении варисторов и газоразрядных трубок. Стоит лишь помнить, что каждое дополнительное устройство защиты, установленное в сети, вносит дополнительную емкость, эквивалентную емкости кабеля длинной 120…130 м.

1. Следует избегать прокладки витой пары совместно с силовыми цепями, особенно в общей оплетке. Линии связи должны находиться не ближе чем 0,5 м от силовых цепей. Пересечение линий связи с силовыми цепями (если этого не избежать) желательно делать под прямым углом. Не рекомендуется использовать в качестве витой пары кабели менее 0,326 мм 2 (22 AWG). Не допускается наличие «скруток» для сращивания кабеля.

2. При использовании витой пары типа UTP-5 свободные пары рекомендуется использовать в качестве дренажного провода, либо держать их в резерве, в случае повреждения главной витой пары.

3. Сеть должна иметь топологию «шина», не допускаются длинные ответвления от основной «шины».

4. Если для конечной системы не требуется высокого быстродействия, то не рекомендуется устанавливать скорость передачи данных «как можно выше». Наоборот максимальная надежность сети достигается на низких скоростях передачи.

5. Согласующие резисторы «терминаторы» устанавливаются в наиболее удаленных точках сети RS-485, обычно они уже смонтированы в устройствах пользователя, поэтому достаточно их только подключить перемычками или переключателями согласно руководству по эксплуатации на конкретное устройство. Сопротивление согласующих резисторов должно равняться волновому сопротивлению используемого кабеля, в противном случае их установка может только навредить.

6. В сетях, где возможно возникновение состояния неопределенности необходимо с целью минимизации ошибок и сбоев устанавливать защитное смещение порядка 250…300 мВ. Необходимо учитывать при этом, что ток потребления системы увеличится.

7. Для защиты от помех экран витой пары заземляется в любой точке, но один раз.

8. При питании удаленного оборудования от различных источников рекомендуется использовать дренажный провод для уравнивания потенциала «земель», при этом следует помнить, что подключение устройства к сети следует начинать именно с дренажного провода, а при отключении устройства в последнюю очередь отключать дренажный провод.

9. Для защиты оборудования, а так же обслуживающего его персонала рекомендуется использовать устройства, имеющие гальваническую развязку.

10. Не стоит пренебрегать дополнительными устройствами защиты от перенапряжений и импульсных помех.

Компания ООО «Энергия-Источник» предлагает следующие приборы для передачи и преобразования сигналов интерфейса RS-485:

  • барьер искрозащиты с гальванической развязкой ЭнИ-БИС-3401-Ех-RS;
  • пассивный барьер искрозащиты ЭнИ-БИС-113-Ех;
  • пассивный барьер искрозащиты ЭнИ-БИС-115-Ех;
  • компактный пассивный барьер искрозащиты ЭнИ-БИС-1013-Ex-DC(+);
  • компактный пассивный барьер искрозащиты ЭнИ-БИС-1015-Ex-DC(+);
  • преобразователь интерфейсов ЭнИ-401 (RS-232 – RS-485);
  • преобразователь интерфейсов ЭнИ-402 и ЭнИ-402БП (USB – RS-485);
  • преобразователь интерфейсов ЭнИ-404 (BLUETOOTH – RS-485);
  • GSM/GPRS модем ЭнИ-405 (GSM/GPRS – RS-485/RS-232).

Источник