RS-485:Физическое подключение

From Wiren Board
Jump to navigation Jump to search
This page contains changes which are not marked for translation.
Other languages:
English • ‎русский
Сигнал на линии с терминаторами. Желтая - линия А передатчика, голубая - А приемника, розовая - В приемника, синяя - разность А-B - т.е. сигнал. Длина кабеля 600 метров, частота 115200.
Сигнал без терминаторов в середине линии - - ситуация плохая, однако ж работает.

Купить недорогой кабель в интернет-магазине

Прокладка шины

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. Кабель экранированный, заземлен в одной точке (неважно в какой).

Часто удобно проложить сразу линию для питания. Т. е. использовать кабель с двумя витыми парами А/B и V+/GND.

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, 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.
  • Терминатор на концах линии - при скорости < 115 200 можно обойтись, при скорости 115200 - хотя бы с одно конца должен быть. На длинных линиях и низкой скоростью может даже ухудшать работу. Если контроллер подключен к середине шины, то терминатор нужно отключить.

Выбор кабеля

Использование сетевого кабеля 5 категории 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

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.

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(мм^2)

Парной

скрутки

Экран Примерная

цена, $/m

Примечание
ParLan Patch F/UTP 4х2х0,60 да 0.2 да алюмополимерная лента 0.5 для питания использовать две отдельных пары


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

Подключение устройств

Наконечники для шины RS-485
Подключение шины RS-485 к модулю WB-M1W2
Подключение шины RS-485 к Wiren Board 5
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. На Wiren Board рядом с клеммниками А и В расположены клеммники GND и Vout - можно сразу подключить линии питания (сначала проверьте требования к питанию ваших устройств!).

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.