Comprensión de las comunicaciones RS-485

Introducción:

RS-485 es un protocolo estándar para transmitir datos. Se puede utilizar para establecer una conexión de red de comunicación de datos de múltiples nodos, confiable, de alta velocidad y en tiempo real. RS-485 también se llama TIA-485. RS-485 es un estándar que define las características eléctricas de los controladores y receptores utilizados en sistemas de comunicación en serie. RS485 se usa ampliamente en sistemas de control industrial y puede manejar hasta 32 dispositivos en una sola red. RS-485 se usa comúnmente en automatización industrial para monitorear y controlar PLC, variadores de frecuencia, DCS, etc. Este artículo presentará principalmente los principios básicos, las características, el cableado y los casos de aplicación práctica de la comunicación RS-485.

Principios básicos de la comunicación RS-485:

RS-485 es un protocolo de comunicación serie asíncrono que permite la comunicación multinodo. La comunicación RS-485 se basa en la señalización diferencial, donde la información se transmite a través de dos señales complementarias enviadas a través de dos cables (a menudo llamados A y B). La diferencia de voltaje entre los dos cables es lo que transmite la información, no el voltaje entre el cable individual y tierra. Esto hace que los sistemas RS-485 sean altamente resistentes al ruido de modo común. Y puede mejorar la distancia de transmisión y la velocidad de transmisión. El protocolo RS-485 estipula que un nodo maestro puede comunicarse con hasta 32 nodos esclavos y la comunicación entre cada nodo se coordina a través del nodo maestro.

Características de la comunicación RS-485:

La comunicación RS-485 tiene las características de alta velocidad, confiabilidad, estabilidad, tiempo real y bajo costo. Debido a que RS-485 admite comunicación de múltiples nodos, elimina la necesidad de complejos mecanismos de reenvío de señales y facilita la expansión de la red. El protocolo RS-485 está estandarizado, por lo que se pueden evitar problemas de compatibilidad. Además, debido a la aplicación de la tecnología de transmisión diferencial, la comunicación RS-485 tiene altas capacidades antiinterferencias contra las interferencias electromagnéticas. Al mismo tiempo, la comunicación RS-485 puede garantizar la estabilidad y confiabilidad de la comunicación cuando la distancia de comunicación alcanza los 1,2 kilómetros. Las señales RS-485 se transmiten sin acuse de recibo. Las interrupciones o interferencias en las señales diferenciales pueden corromper los datos sin que se repitan ni se reciban; un sistema de "disparar y olvidar".

Cableado RS-485:

El cableado de RS-485 requiere el mecanismo de par trenzado como se muestra en la siguiente figura. Se coloca un par trenzado compuesto por un par de líneas de datos positivas y negativas. Al mismo tiempo, dado que RS-485 utiliza señales diferenciales para la transmisión, también necesitamos proporcionar una señal común a tierra adicional para las dos líneas de datos. Para evitar interferencias de otras señales perturbadoras, podemos agregar un atenuador resistente a interferencias RS-485 en el medio del cableado.

Caja de comunicación RS-485:

Consideremos un ejemplo sencillo de una red RS-485 con un dispositivo maestro y dos esclavos.

Estado inactivo: cuando no hay ningún dispositivo transmitiendo, la línea está en estado inactivo. En este estado, el voltaje diferencial entre la línea A y la línea B es cero.

Transmisión maestra: cuando el maestro quiere enviar datos, cambia la diferencia de voltaje entre las líneas A y B. Por ejemplo, un "1" podría significar que A tiene un voltaje más alto que B, y un "0" podría significar que B tiene un voltaje más alto que A.

Lo que obtendrá el esclavo: Todos los dispositivos de la red, incluido el esclavo, monitorearán continuamente la diferencia de voltaje entre las líneas A y B. Cuando detectan un cambio, lo interpretan como un dato.

Respuesta del esclavo: si el maestro envía un comando que requiere una respuesta del esclavo, el esclavo esperará hasta que el maestro complete la transmisión y luego cambiará la diferencia de voltaje entre las líneas A y B para enviar su respuesta.

Recepción maestra: El dispositivo maestro, al igual que el dispositivo esclavo, monitorea constantemente la diferencia de voltaje entre las líneas A y B, por lo que recibirá la respuesta del dispositivo esclavo.

Volver al estado inactivo: después de que se hayan transmitido todos los datos, la línea vuelve al estado inactivo y la diferencia de voltaje entre las líneas A y B es cero.

De esta manera, los datos se pueden enviar y recibir a través de la red RS-485. Es importante tener en cuenta que todos los dispositivos de la red deben utilizar la misma lógica para interpretar las diferencias de voltaje como bits (es decir, si A tiene un voltaje mayor que B representa un "1" o un "0"). En una red con múltiples dispositivos, cada dispositivo necesita tener una dirección única para saber cuándo escuchar y cuándo ignorar el tráfico en la línea. Esto generalmente se maneja mediante un protocolo utilizado a través de RS-485, como Modbus o Profibus.

Por ejemplo, en una red Modbus, cada mensaje enviado por el maestro comienza con la dirección del dispositivo de destino. Cuando los dispositivos ven un mensaje con su dirección, saben que deben procesar el mensaje y posiblemente enviar una respuesta. Si la dirección no coincide con su propia dirección, el mensaje se ignora.

Resumir:

En comparación con TCP/IP, USB, I2C y otros protocolos, aunque la velocidad de transmisión de RS-485 no es particularmente rápida, tiene ventajas incomparables: puede realizar comunicación de múltiples nodos, tiene una gran capacidad antiinterferente y tiene una comunicación prolongada. distancia. Estas características no son comparables a ningún otro protocolo. Como protocolo de comunicación ampliamente utilizado en control industrial, automatización y otros campos, RS-485 todavía tiene amplias perspectivas para su uso futuro.

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