RS-485: Wiring and Connection: различия между версиями
Admin (обсуждение | вклад) |
|||
(не показано 100 промежуточных версий 10 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
<languages/> | |||
== Прокладка шины == | <translate> | ||
{| | {{DISPLAYTITLE:RS-485:Физическое подключение}} | ||
|+ | |||
'''[https://wirenboard.com/ru/product/cable-LAN-2/ Купить недорогой кабель в интернет-магазине]''' | |||
== Введение == | |||
В этой статье мы рассмотрим, как подключать устройства к шине RS-485. | |||
Рекомендации по настройке устройств смотрите в [[RS-485| статье RS-485]]. | |||
== Прокладка шины == <!--T:3--> | |||
{{PeerTube | |||
| link= https://peertube.wirenboard.com/video-playlists/embed/6623c76e-1abe-4728-959c-f5dde919d80c?playlistPosition=7 | |||
| playlist = true | |||
| text= Сборник советов и рекомендаций по организации шины RS-485 | |||
}} | |||
<!--T:4--> | |||
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, это требует стандарт на Modbus ([https://www.modbus.org/docs/Modbus_over_serial_line_V1_02.pdf pdf, раздел 3.3.2]). Его можно не подключать, если устройства уже имеют общую землю и стоят в одном щите. | |||
Ещё часто встречается маркировка плюс и минус, в большинстве случаев A — это плюс(+), а B — минус (-). При неправильном подключении ничего не сгорит, но и работать не будет. | |||
'''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 | !Сигнал шины RS-485!!Провод | ||
|- | |- | ||
| | |данные A | ||
|[[File:Wire white green stripe. | |[[File:Wire white green stripe.png|60px|Pair 3 Wire 1]] бело-зелёный | ||
|- | |- | ||
| | |данные B | ||
|[[File:Wire green. | |[[File:Wire green.png|60px|Pair 3 Wire 2]] зелёный | ||
|- | |- | ||
| | |питание (12В или другое) | ||
|[[File:Wire orange. | |[[File:Wire orange.png|60px|Pair 2 Wire 2]] оранжевый | ||
|- | |- | ||
| | |питание (12В или другое) | ||
|[[File:Wire white orange stripe. | |[[File:Wire white orange stripe.png|60px|Pair 2 Wire 1]] бело-оранжевый | ||
|- | |- | ||
| | |не используется | ||
|[[File:Wire blue. | |[[File:Wire blue.png|60px|Pair 1 Wire 2]] синий | ||
|- | |- | ||
| | |не используется | ||
|[[File:Wire white blue stripe. | |[[File:Wire white blue stripe.png|60px|Pair 1 Wire 1]] бело-синий | ||
|- | |- | ||
| | |земля питания (GND) | ||
|[[File:Wire white brown stripe. | |[[File:Wire white brown stripe.png|60px|Pair 4 Wire 1]] бело-коричневый | ||
|- | |- | ||
| | |земля питания (GND) | ||
|[[File:Wire brown. | |[[File:Wire brown.png|60px|Pair 4 Wire 2]] коричневый | ||
|} | |} | ||
{| class="wikitable" | |||
|+ Пример альтернативной распиновки кабеля 5 категории 4 пары 26 AWG для прокладки шины RS-485 | |||
!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 blue.png|60px|Pair 1 Wire 2]] синий | |||
|- | |||
|питание (12В или другое) | |||
|[[File:Wire white blue stripe.png|60px|Pair 1 Wire 1]] бело-синий | |||
|- | |||
|не используется | |||
|[[File:Wire white green stripe.png|60px|Pair 3 Wire 1]] бело-зелёный | |||
|- | |||
|не используется | |||
|[[File:Wire green.png|60px|Pair 3 Wire 2]] зелёный | |||
|- | |||
|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 | |||
|} | |||
{| 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) | |||
|[[File:Wire blue.png|60px|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=== | ||
|[ | <!--T:7--> | ||
{| class="wikitable" | |||
!Название | |||
!Гибкий | |||
!Сечение | |||
жил, мм² | |||
!Парной | |||
скрутки | |||
!Экран | |||
!Примерная | |||
цена, $/m | |||
|- | |||
|[https://wirenboard.com/ru/product/wb-cable_v1/ WB-CABLE v.1 2х2х0.35 мм кв.] | |||
|да | |||
|0.35 | |||
|да | |||
|нет | |||
|1 | |||
|- | |||
|[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. | ||
Рекомендуем использовать [ | <!--T:13--> | ||
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. | |||
расположены клеммники GND и Vout | |||
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. | <!--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. | |||
== | <gallery mode="packed" heights="150px" caption="Пример подключения устройств к шине внутри щита кабелем 2х2х0.35 мм кв."> | ||
Image: RS-485-1.jpg | Наконечники для шины RS-485 | |||
Image: RS-485-2.jpg | Подключение шины к модулям | |||
Image: RS-485-3.jpg | Подключение шины к контроллеру, устройства питаются от блока питания | |||
</gallery> | |||
</translate> |
Текущая версия на 20:40, 26 августа 2024
Введение
В этой статье мы рассмотрим, как подключать устройства к шине RS-485.
Рекомендации по настройке устройств смотрите в статье RS-485.
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, это требует стандарт на Modbus (pdf, раздел 3.3.2). Его можно не подключать, если устройства уже имеют общую землю и стоят в одном щите.
Ещё часто встречается маркировка плюс и минус, в большинстве случаев A — это плюс(+), а B — минус (-). При неправильном подключении ничего не сгорит, но и работать не будет.
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.
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 |
---|---|---|---|---|---|
WB-CABLE v.1 2х2х0.35 мм кв. | да | 0.35 | да | нет | 1 |
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
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.