RS-485:Физическое подключение

From Wiren Board
(Redirected from RS-485:Физическое подключение)

This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.
Other languages:


Купить недорогой кабель в интернет-магазине

Прокладка шины

Сборник советов и рекомендаций по организации шины RS-485

Устройства RS-485 устанавливаются на общую шину. Шина использует две линии для данных (A и B) и одну для земли (общий провод). Общий провод нужен для выравнивая потенциалов устройств. Его можно не подключать, если устройства уже имеют общую землю и стоят в одном щите.

A и B обязательно должны быть проложены витой парой — это кабель, в котором оба провода шины свиты между собой с равным шагом на заводе. Если используется экранированный кабель, то экран заземлить в одной точке (неважно в какой).

Часто удобно иметь линию питания в том же кабеле, поэтому можно использовать кабель с двумя витыми парами: А/B и V+/GND. В этом случае обязательно рассчитать падение напряжение и выбрать кабель с жилами достаточного сечения.

По стандарту RS-485 шина должна быть проложена без ответвлений и на концах линии должны быть терминирующие резисторы (100-120 Ом). Топологии звезда или кольцо не допускаются.

Но если скорость передачи будет не выше 115200 бит/с, то переотражения от ответвлений и нетерминированых концов быстро затухают и на работу не влияют.

Наши рекомендации по тому, насколько можно отойти от стандарта RS-485 без потери работоспособности:

  • А и B витой парой — обязательно. Даже в щите на короткие расстояния лучше использовать витую пару - силовое оборудование может наводить помехи.
  • Общий провод (GND) — обязательно, если земли устройств разные (питаются от разных БП). Можно без него, если у устройства изолированный порт RS-485.
  • Экран — для небольших расстояний (10 м) при отсутствии источников помех экран можно не использовать.
  • Ответвления от шины — допустимы ответвления до 50 м при скорости не выше 115 200 бит/с.
  • Терминатор на концах линии — при скорости менее 115 200 бит/с можно обойтись, при скорости 115200 бит/с — хотя бы с одного конца должен быть. Но на длинных линиях и с низкой скоростью может даже ухудшать работу. Если контроллер подключен к середине шины, то встроенный терминатор нужно отключить. В качестве терминатора можно использовать выводной резистор 120 Ом или готовый WB-T120.

Выбор кабеля

Используйте экранированный кабель парной скрутки: данные RS-485 (линии A и B) должны идти по витой паре, а экран уменьшит помехи от силовых цепей. При монтаже удобно использовать кабель с гибкими жилами. Также для прокладки шины можно использовать обычную витую пару CAT5 для Ethernet.

Стандарта на использование конкретных цветов кабеля для шины RS-485 не существует, поэтому ниже мы привели таблицы с наиболее популярными распиновками.

Пример распиновки кабеля 5 категории 4 пары 26 AWG для прокладки шины RS-485
Сигнал шины RS-485 Провод
данные A Pair 3 Wire 1 бело-зелёный
данные B Pair 3 Wire 2 зелёный
питание (12В или другое) Pair 2 Wire 2 оранжевый
питание (12В или другое) Pair 2 Wire 1 бело-оранжевый
не используется Pair 1 Wire 2 синий
не используется Pair 1 Wire 1 бело-синий
земля питания (GND) Pair 4 Wire 1 бело-коричневый
земля питания (GND) Pair 4 Wire 2 коричневый
Пример альтернативной распиновки кабеля 5 категории 4 пары 26 AWG для прокладки шины RS-485
Сигнал шины RS-485 Провод
данные A Pair 2 Wire 2 оранжевый
данные B Pair 2 Wire 1 бело-оранжевый
питание (12В или другое) Pair 1 Wire 2 синий
питание (12В или другое) Pair 1 Wire 1 бело-синий
не используется Pair 3 Wire 1 бело-зелёный
не используется Pair 3 Wire 2 зелёный
земля питания (GND) Pair 4 Wire 1 бело-коричневый
земля питания (GND) Pair 4 Wire 2 коричневый
Пример распиновки кабеля 2х2х0.35 мм кв. для прокладки шины RS-485 внутри щита
Сигнал шины RS-485 Провод
данные A Pair 2 Wire 2 оранжевый
данные B Pair 2 Wire 1 бело-оранжевый
питание (12В или другое) Pair 1 Wire 1 бело-синий
земля питания (GND) Pair 1 Wire 2 синий

Падение напряжения на кабеле при пиковом потреблении устройств

При выборе кабеля питания (или общего кабеля для питания и данных), нужно обратить внимание на:

  • значение пикового потребления устройств,
  • сечение и длину кабеля,
  • напряжение блока питания.

При неправильном выборе кабеля и напряжения блока питания может произойти следующая ситуация: в момент пикового потребления на проводах питания случится бо́льшая, чем обычно, просадка напряжения; напряжение на самом устройстве станет меньше допустимого, и устройство отключится. Обычно после этого устройство само включается обратно, и в итоге возникает проблема, которую сложно диагностировать.

Пример расчета падения напряжения на кабеле

Дано: К кабелю КИС-В 2х2х0,60 общей длинной 50 метров подключено 5 шт датчиков MSW2 и 2 модуля реле MRM2-mini от блока питания 12В.

Расчет:

Пиковая потребляемая мощность (в момент включения реле) P = 5 * 0.5 W + 2* 2.5 W = 7.5 W., при этом средняя ~3W

Потребляемый средний ток I = P/U = 3 W/12 V =0.25 A и пиковый до 0.6А.

Сопротивление провода с d=0,6 mm составит R = 6 Ohm на 100 метров (туда и обратно).

Падение напряжения на кабеле (худший случай - все устройства на конце кабеля) будет V = I*R = 0.25*6 = 1.5 V в среднем и пиковое 3.6 V

На устройствах останется соответственно 10.5 V и 8.4 V, Но для питания нужно не менее 9V. Это приведет к нестабильной работе. В среднем все работает, но одновременное включение реле вызовет перезагрузку устройств.

Что можно сделать:

  • Взять кабель с большим сечением жил.
  • Использовать блок питания на 24V. Ток будет в два раза меньше (I = P/U = 0.3 A), падение напряжения на кабеле тоже меньше (1.8V), а запас по питанию будет очень большим (22V).

Примеры марок кабелей

Название Гибкий Сечение

жил, мм²

Парной

скрутки

Экран Примерная

цена, $/m

ParLan Patch U/UTP Cat5e PVC 2х2х0.35 мм² да 0.35 да нет 1.5
КДВЭВГ 2х2х0,50 да 0.5 да оплётка 1
КДВЭВГ 2х2х0,35 да 0.35 да оплётка 0.8
КИС-В 2х2х0,60 да 0.22 да оплётка 1.1
Hyperline 5e, 4 пары 26 AWG, многожильный patch да 0.25 да фольга 1

Подключение устройств

Как обжимать наконечники НШВИ

Так как все устройства соединяются общей шиной, следите за качественным соединением всех узлов линии:

  • при обрыве линии устройства за обрывом не будут работать
  • при коротком замыкании не будут работать все устройства.

Рекомендуем использовать штыревые наконечники под обжимку (НШВИ). Это позволяет легко подключать-отключать устройства без потери работоспособности остальных устройств на шине.

Провод A на всех устройствах подключается к клеммнику с маркировкой А, провод B — всегда к B, а провода A и B должны быть перевиты между собой.

На контроллерах Wiren Board рядом с клеммниками А и В расположены клеммники GND и Vout — их лучше не использовать в больших инсталляциях, так как оба выхода Vout рассчитаны всего на 1А.

Клемма общего провода обозначается, в зависимости от оборудования, как SC, SG, G, GND, ground или reference. На контроллерах Wiren Board эта клемма обозначена как GND. При подключении к изолированному порту, нужно подключаться к изолированной земле данного порта (клеммы "GND iso").

Лайфхак: так как внутри Wiren Board стоит растяжка линий, после подключения его к шине напряжение на линии A будет больше, чем на B примерно на 0.5 В. Поэтому, подключая периферийные устройства, вы легко можете определить линии шины вольтметром. Но, конечно, цветовое кодирование проводников более предпочтительно.