RS485

RS485 este o interfață serială pentru comunicații digitale, utilizată pe scară largă în industrie datorită capacității sale de a transmite date pe distanțe mari și de a suporta multiple dispozitive într-o singură rețea. Documentul încărcat descrie în detaliu cum funcționează acest tip de comunicație.

Principalele caracteristici ale RS485:

1. Transmisie serială multipunct:

   • Permite conectarea mai multor dispozitive pe aceeași linie de comunicație. În orice moment, un dispozitiv poate trimite date, în timp ce altele le recepționează.

   • Comunicarea este semiduplex, adică transmiterea și recepționarea datelor nu se pot întâmpla simultan, dar alternând între cele două moduri.

2. Topologie de cablare:

   • Utilizează un cablu torsadat cu o impedanță caracteristică de 120 Ω. Această configurație minimizează interferențele și permite transmisii pe distanțe lungi (până la 1000 de metri).

   • O rezistență de terminare de 120 Ω este plasată la capetele liniei de transmisie pentru a preveni reflexiile semnalului și a reduce interferențele.

3. Viteză vs. Distanță:

   • Viteza de transmisie este de până la 10 Mbps, dar această viteză scade pe măsură ce crește lungimea cablului. Formula generală pentru determinarea ratei de transmisie optime este:

     • Viteza˘ (bps)×Lungime (metri)≤108\text{Viteză (bps)} \times \text{Lungime (metri)} \leq 10^8Viteza˘ (bps)×Lungime (metri)≤108.

4. Semnal diferențial:

   • Transmisia pe RS485 folosește un semnal diferențial pentru a trimite biți de date, ceea ce îl face foarte rezistent la interferențe electrice, un aspect important în mediile industriale zgomotoase.

5. Protocoale de comunicație:

   • RS485 suportă mai multe protocoale, cel mai frecvent fiind Modbus RTU. Acest protocol permite integrarea facilă a dispozitivelor într-o rețea de automatizare industrială, cum ar fi variatoarele de frecvență sau senzori.

Principalele componente ale unei transmisii RS485:

• Bit de start: Semnalul de start care indică începutul transmisiei.

• Bit de date: Informația propriu-zisă transmisă între dispozitive, care poate fi de 5, 7 sau 8 biți.

• Bit de stop: Semnalul care indică finalul transmisiei.

• Bit de paritate: Folosit pentru verificarea erorilor, poate fi setat la paritate impară, paritate pară sau fără paritate.

Implementarea în sistemele industriale:

RS485 este ideal pentru aplicații industriale datorită:

• Robustității la interferențe electromagnetice.

• Capacității de a suporta transmisii pe distanțe lungi fără pierderi de date.

• Posibilității de a conecta multiple dispozitive într-o singură rețea serială.

Conexiunea half-duplex utilizată în comunicația RS485, care este comună în aplicațiile industriale.

Explicație:

• Half-duplex se referă la un mod de comunicare în care transmisia și recepția datelor se realizează pe același canal de comunicare, dar nu în același timp. Într-un sistem half-duplex, un dispozitiv poate fie să trimită, fie să primească date, dar nu poate face ambele simultan.

• Cablare torsadată: Se folosește un singur cablu torsadat pentru comunicație. Semnalul se transmite între dispozitive printr-o pereche de fire (un canal diferențial).

• RT (Rezistența de Terminare): Această rezistență este plasată la capetele liniei de comunicație pentru a preveni reflexiile semnalului și pentru a asigura integritatea datelor transmise. În imagine, rezistențele de terminare sunt marcate la ambele capete ale rețelei.

• Dispozitive conectate: Într-o rețea RS485, mai multe dispozitive (în general numite noduri) sunt conectate în paralel pe aceeași linie de comunicație. În funcție de protocolul folosit, unul dintre dispozitive acționează ca master (care controlează comunicarea), iar celelalte dispozitive sunt slave (care răspund la comenzi).

• Alternanța între transmitere și recepție: Un dispozitiv trimite date, iar celelalte așteaptă să primească. După ce trimiterea se încheie, dispozitivul poate comuta la modul de recepție pentru a primi date.

Beneficiile half-duplex în RS485:

• Eficiență pe distanțe lungi: Datorită cablului torsadat și semnalului diferențial, RS485 este foarte rezistent la zgomotul electromagnetic, făcându-l ideal pentru mediile industriale.

• Posibilitatea de a conecta mai multe dispozitive: RS485 poate suporta până la 32 de dispozitive pe aceeași linie de comunicare, toate comunicând pe aceeași pereche de fire.

Limitări:

• În comparație cu full-duplex (unde transmisia și recepția pot avea loc simultan), half-duplex este mai lent deoarece trebuie să alternezi între transmisie și recepție.

Această topologie este comună pentru comunicațiile industriale folosind protocolul Modbus RTU sau alte protocoale care utilizează interfața RS485.

• Full-duplex înseamnă că două dispozitive pot comunica în ambele direcții simultan. Spre deosebire de half-duplex, în care datele sunt trimise și recepționate pe aceeași linie la momente diferite, în full-duplex, există linii separate pentru transmisie și recepție, permițând comunicarea continuă în ambele sensuri.

• Cablare torsadată: Pentru comunicația full-duplex, se utilizează două perechi de cablu torsadat. Una dintre perechi este utilizată pentru transmisia datelor de la master către slave (linia from Master), iar cealaltă pereche pentru recepția datelor de la slave către master (linia to Master).

• Rezistențe de terminare (RT): Aceste rezistențe sunt plasate la capetele fiecărei linii pentru a preveni reflexiile semnalului și a menține integritatea comunicației.

Avantajele comunicării Full-duplex:

1. Transmiterea simultană: Dispozitivele pot trimite și primi date în același timp, ceea ce mărește eficiența și viteza de comunicare.

2. Flux continuu de date: Comunicarea full-duplex permite o interacțiune mai rapidă și mai eficientă între dispozitive, mai ales în aplicațiile care necesită răspunsuri rapide în timp real.

Limitări:

• În general, full-duplex necesită mai multe fire (două perechi torsadate), ceea ce poate face cablarea puțin mai complexă în comparație cu half-duplex, care folosește doar o pereche de fire.