RS-485: Wiring and Connection: различия между версиями

Материал из Wiren Board
Метка: visualeditor
(не показано 85 промежуточных версий 9 участников)
Строка 1: Строка 1:
<languages/>
Общую информацию по подключению устройств RS-485 к контроллеру смотрите на странице [[RS-485]].
<translate>
== Прокладка шины ==
{{DISPLAYTITLE:RS-485:Физическое подключение}}
Все устройства RS-485 устанавливаются на одну шину. Шина использует две линии для данных (''A'' и ''B''), при этом часто удобно также проложить две линии для питания - ''GND'' и ''+12V'' (или другое напряжение питания).


'''[https://wirenboard.com/ru/product/cable-LAN-2/ Купить недорогой кабель в интернет-магазине]'''
Необходимо использовать кабель парной скрутки: данные RS-485 (линии A и B) должны образовывать витую пару. Если этот же кабель используется для питания устройств, то необходимо обращать внимание и на сечение проводников: падение напряжения на длинной линии может привести к тому, что устройства не будут работать. Наконец, стоит выбирать экранированный кабель.
== Введение ==
В этой статье мы рассмотрим, как подключать устройства к шине RS-485.  


Рекомендации по настройке устройств смотрите в [[RS-485| статье RS-485]].
При монтаже удобно использовать кабель с гибкими жилами. Примеры приведены ниже:
== Прокладка шины == <!--T:3-->
{| class="wikitable"
{{YouTube
!Название
|link=https://youtu.be/f9zvU900sPI?feature=shared
!Гибкий
|text= Сборник советов и рекомендаций по организации шины RS-485 }}
!Сечение проводников
 
!Парной скрутки
<!--T:4-->
!Наличие экрана
Устройства RS-485 устанавливаются на общую шину. Шина использует две линии для данных (''A'' и ''B'') и одну для земли (общий провод).
!Примерная цена, $/m
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 [https://wirenboard.com/product/wb-t120/ WB-T120].
<!--T:6-->
<gallery mode="packed" heights="200px">
Image: 485-Terminator.png | 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.
Image: 485-NON Terminator.png | Сигнал без терминаторов в середине линии — ситуация плохая, однако ж работает.
</gallery>
 
==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.
 
{| class="wikitable"  
|+ Пример распиновки кабеля 5 категории 4 пары 26 AWG для прокладки шины RS-485
!Сигнал шины RS-485!!Провод
|-
|-
|данные A
|[http://www.paritet-podolsk.ru/produkciya/ops/para/kspvg/ КСПЭВГ 2x2x0.35]
|[[File:Wire white green stripe.png|60px|Pair 3 Wire 1]] бело-зелёный
|да
|0.35
|да
|да
|0.4
|-
|-
|данные B
|[http://www.paritet-podolsk.ru/produkciya/signal/liycy_tp/ КДВЭВГ 2х2х0,50]
|[[File:Wire green.png|60px|Pair 3 Wire 2]] зелёный
|да
|0.5
|да
|да
|1
|-
|-
|питание (12В или другое)
|[http://www.paritet-podolsk.ru/produkciya/signal/liycy_tp/ КДВЭВГ 2х2х0,35]
|[[File:Wire orange.png|60px|Pair 2 Wire 2]] оранжевый
|да
|-
|0.35
|питание (12В или другое)
|да
|[[File:Wire white orange stripe.png|60px|Pair 2 Wire 1]] бело-оранжевый
|да
|-
|0.8
|не используется
|[[File:Wire blue.png|60px|Pair 1 Wire 2]] синий
|-
|не используется
|[[File:Wire white blue stripe.png|60px|Pair 1 Wire 1]] бело-синий
|-
|земля питания (GND)
|[[File:Wire white brown stripe.png|60px|Pair 4 Wire 1]] бело-коричневый
|-
|земля питания (GND)
|[[File:Wire brown.png|60px|Pair 4 Wire 2]] коричневый
|}
|}
 
Также для прокладки шины можно использовать обычную витую пару CAT5 для Ethernet - для неё ниже дана стандартная схема подключения (обычное волновое сопротивление такого кабеля составляет 100 Ом).
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"  
|+ Пример альтернативной распиновки кабеля 5 категории 4 пары 26 AWG для прокладки шины RS-485
|+ Использование сетевого кабеля 5 категории для прокладки шины RS-485
!Сигнал шины RS-485!!Провод
!Сигнал шины RS-485!!Провод
|-
|-
|данные A
|данные A
|[[File:Wire orange.png|60px|Pair 2 Wire 2]] оранжевый
|[[File:Wire white green stripe.svg|60px|Pair 3 Wire 1]] бело-зелёный
 
|-
|-
|данные B
|данные B
|[[File:Wire white orange stripe.png|60px|Pair 2 Wire 1]] бело-оранжевый
|[[File:Wire green.svg|60px|Pair 3 Wire 2]] зелёный
 
|-
|-
|питание (12В или другое)
|питание (12В или другое)
|[[File:Wire blue.png|60px|Pair 1 Wire 2]] синий
|[[File:Wire orange.svg|60px|Pair 2 Wire 2]] оранжевый
 
|-
|-
|питание (12В или другое)
|питание (12В или другое)
 
|[[File:Wire white orange stripe.svg|60px|Pair 2 Wire 1]] бело-оранжевый
|[[File:Wire white blue stripe.png|60px|Pair 1 Wire 1]] бело-синий
|-
|-
|не используется
|не используется
|[[File:Wire white green stripe.png|60px|Pair 3 Wire 1]] бело-зелёный
|[[File:Wire blue.svg|60px|Pair 1 Wire 2]] синий
|-
|-
|не используется
|не используется
|[[File:Wire green.png|60px|Pair 3 Wire 2]] зелёный
|[[File:Wire white blue stripe.svg|60px|Pair 1 Wire 1]] бело-синий
|-
|земля питания (GND)
|[[File:Wire white brown stripe.png|60px|Pair 4 Wire 1]] бело-коричневый
|-
|-
|земля питания (GND)
|земля питания (GND)
|[[File:Wire brown.png|60px|Pair 4 Wire 2]] коричневый
|[[File:Wire white brown stripe.svg|60px|Pair 4 Wire 1]] бело-коричневый
|}
 
{| class="wikitable"
|+ Пример распиновки кабеля 2х2х0.35 мм кв. для прокладки шины RS-485 внутри щита
!Сигнал шины RS-485!!Провод
|-
|данные A
|[[File:Wire orange.png|60px|Pair 2 Wire 2]] оранжевый
 
|-
|данные B
|[[File:Wire white orange stripe.png|60px|Pair 2 Wire 1]] бело-оранжевый
 
|-
|питание (12В или другое)
|[[File:Wire white blue stripe.png|60px|Pair 1 Wire 1]] бело-синий
|-
|-
|земля питания (GND)
|земля питания (GND)
|[[File:Wire blue.png|60px|Pair 1 Wire 2]] синий
|[[File:Wire brown.svg|60px|Pair 4 Wire 2]] коричневый
|}
|}
===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.
'''Важно:''' при подключении внешних устройств к Wiren Board по шине RS-485, нужно соединять не только линии передачи данных A и B, но и '''земли''' (общий провод) контроллера Wiren Board и внешних устройств. Подключение общего провода необходимо в случае подключения к неизолированному порту RS-485 и рекомендуется в случае подключения к гальванически изолированному порту.
 
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").
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:
Если ваша шина длинее 100 метров, на её конце желательно установить терминальный резистор (примерно 150 Ом, подробнее в [https://ru.wikipedia.org/wiki/RS-485#.D0.A1.D0.BE.D0.B3.D0.BB.D0.B0.D1.81.D0.BE.D0.B2.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D0.B5 Википедии]). При длинных линиях существуют также рекомендации терминировать с обоих концов неиспользуемые проводники кабеля.


*Взять кабель с большим сечением жил.
== Подключение устройств ==
{|align="right"
*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).
|-valign="top"
===Примеры марок кабелей===
|[[Файл:Подлючение RS-485.jpeg|thumb|200px|Наконечники для шины]]
<!--T:7-->
|[[Файл:Подлючение RS-485 к WB.jpeg|thumb|300px|Подключение шины RS-485 к Wiren Board 4 (в центре)]]
{| class="wikitable"
!Название
!Гибкий
!Сечение
жил, мм²
!Парной
скрутки
!Экран
!Примерная
цена, $/m
|-
|[https://wirenboard.com/ru/product/cable-LAN-2/ ParLan Patch U/UTP Cat5e PVC 2х2х0.35 мм²]
|да
|0.35
|да
|нет
|1.5
|-
|[https://paritet.su/catalog/kdvevg_liycy/kdvevg_2kh2kh0_50_tsvet_mark/ КДВЭВГ 2х2х0,50]
|да
|0.5
|да
|оплётка
|1
|-
|[https://paritet.su/catalog/kdvevg_liycy/kdvevg_2kh2kh0_35_tsvet_mark/ КДВЭВГ 2х2х0,35]
|да
|0.35
|да
|оплётка
|0.8
|-
|[https://paritet.su/catalog/kis_v/kis_v_2kh2kh0_60/ КИС-В 2х2х0,60]
|да
|0.22
|да
|оплётка
|1.1
|-
|[https://ozon.ru/t/eGjLloR Hyperline 5e, 4 пары 26 AWG, многожильный patch]
|да
|0.25
|да
|фольга
|1
|}
|}
== Подключение устройств == <!--T:11-->
<!--T:12-->
[[Файл:Nakonechniki-nshvi-5.jpg|thumb|rihgt|400px|Как обжимать наконечники НШВИ]]
Так как все устройства соединяются общей шиной, следите за качественным соединением всех узлов линии:
Так как все устройства соединяются общей шиной, следите за качественным соединением всех узлов линии:
*при обрыве линии устройства за обрывом не будут работать
*при обрыве линии устройства за обрывом не будут работать
*при коротком замыкании не будут работать все устройства.
*при коротком замыкании не будут работать все устройства.


<!--T:13-->
Рекомендуем использовать [http://www.chipdip.ru/catalog-show/tips/ штыревые наконечники под обжимку (НШВИ)]. Это позволяет легко подключать-отключать устройства без потери работоспособности остальных устройств на шине. При использовании при монтаже наконечников типа НШВИ необходимо, чтобы диаметр изолированных манжет не превышал габаритов клеммников устройств.
Рекомендуем использовать [https://wirenboard.com/ru/product/05-8/ штыревые наконечники под обжимку (НШВИ)]. Это позволяет легко подключать-отключать устройства без потери работоспособности остальных устройств на шине.
 
<!--T:14-->
'''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.
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").


<!--T:15-->
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.
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.


<gallery mode="packed" heights="150px" caption="Пример подключения устройств к шине внутри щита кабелем 2х2х0.35 мм кв.">
== Дополнительная информация ==
Image: RS-485-1.jpg | Наконечники для шины RS-485
#Дифференциальная линия дает хорошую помехозащищенность. Длина линии до 1200 метров.
Image: RS-485-2.jpg | Подключение шины к модулям
#При прокладке шины нужно соблюдать [http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm определённые правила], но для передачи в одной квартире подойдёт любой кабель и даже возможны ответвления.
Image: RS-485-3.jpg | Подключение шины к контроллеру, устройства питаются от блока питания
</gallery>
</translate>

Версия 21:53, 18 декабря 2017

Общую информацию по подключению устройств RS-485 к контроллеру смотрите на странице RS-485.

Прокладка шины

Все устройства RS-485 устанавливаются на одну шину. Шина использует две линии для данных (A и B), при этом часто удобно также проложить две линии для питания - GND и +12V (или другое напряжение питания).

Необходимо использовать кабель парной скрутки: данные RS-485 (линии A и B) должны образовывать витую пару. Если этот же кабель используется для питания устройств, то необходимо обращать внимание и на сечение проводников: падение напряжения на длинной линии может привести к тому, что устройства не будут работать. Наконец, стоит выбирать экранированный кабель.

При монтаже удобно использовать кабель с гибкими жилами. Примеры приведены ниже:

Название Гибкий Сечение проводников Парной скрутки Наличие экрана Примерная цена, $/m
КСПЭВГ 2x2x0.35 да 0.35 да да 0.4
КДВЭВГ 2х2х0,50 да 0.5 да да 1
КДВЭВГ 2х2х0,35 да 0.35 да да 0.8

Также для прокладки шины можно использовать обычную витую пару CAT5 для Ethernet - для неё ниже дана стандартная схема подключения (обычное волновое сопротивление такого кабеля составляет 100 Ом).

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


Важно: при подключении внешних устройств к Wiren Board по шине RS-485, нужно соединять не только линии передачи данных A и B, но и земли (общий провод) контроллера Wiren Board и внешних устройств. Подключение общего провода необходимо в случае подключения к неизолированному порту RS-485 и рекомендуется в случае подключения к гальванически изолированному порту. 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").

Если ваша шина длинее 100 метров, на её конце желательно установить терминальный резистор (примерно 150 Ом, подробнее в Википедии). При длинных линиях существуют также рекомендации терминировать с обоих концов неиспользуемые проводники кабеля.

Подключение устройств

Наконечники для шины
Подключение шины RS-485 к Wiren Board 4 (в центре)

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. При использовании при монтаже наконечников типа НШВИ необходимо, чтобы диаметр изолированных манжет не превышал габаритов клеммников устройств.

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!).

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.

Дополнительная информация

  1. Дифференциальная линия дает хорошую помехозащищенность. Длина линии до 1200 метров.
  2. При прокладке шины нужно соблюдать определённые правила, но для передачи в одной квартире подойдёт любой кабель и даже возможны ответвления.
Источник — https://wirenboard.com/wiki/index.php?title=RS-485:_Wiring_and_Connection&oldid=12153