RS-485: Wiring and Connection: различия между версиями

Материал из Wiren Board
(Отметить эту версию для перевода)
(→‎Примеры марок кабелей: поправил ссылки)
(не показано 47 промежуточных версий 4 участников)
Строка 1: Строка 1:
<languages/>
<languages/>
<translate>
<translate>
<!--T:1-->
[[Файл:485-Terminator.png|thumb|300px|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.]]
'''[https://wirenboard.com/ru/product/cable-KSPEVG/ Купить кабель в интернет-магазине]'''
[[Файл:485-NON Terminator.png|thumb|300px|Сигнал без терминаторов в середине линии - - ситуация плохая, однако ж работает. ]]
'''[https://wirenboard.com/ru/product/cable-LAN/ Купить недорогой кабель в интернет-магазине]'''


== Прокладка шины == <!--T:3-->


<!--T:2-->
<!--T:4-->
Общую информацию по подключению устройств RS-485 к контроллеру смотрите на странице [[RS-485|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. Кабель экранированный, заземлен в одной точке (неважно в какой).


== Прокладка шины == <!--T:3-->
Часто удобно проложить сразу линию для питания. Т. е. использовать кабель с двумя витыми парами А/B и V+/GND.


<!--T:4-->
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.
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).


<!--T:5-->
Но если скорость передачи будет не выше 115200, то переотражения от ответвлений и нетерминированых концов быстро затухают и на работу не влияют.
'''Провод A на всех устройствах подключается к клеммнику с маркировкой А, провод B - всегда к B.'''


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 одного конца должен быть. На длинных линиях и низкой скоростью может даже ухудшать работу. Если контроллер подключен к середине шины, то терминатор нужно отключить.
<!--T:6-->
<!--T:6-->
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.


<!--T:7-->
==Выбор кабеля==
При монтаже удобно использовать кабель с гибкими жилами.  Примеры приведены ниже:
{| class="wikitable" style=" float:right; margin-left: 10px;"
{| class="wikitable"
!Название
!Гибкий
!Сечение проводников
!Парной скрутки
!Экран
!Примерная цена, $/m
|-
|[https://paritet.su/catalog/gibkie_kspvg_kspevg/kspevg_2kh2kh0_35_mm_kv/ КСПЭВГ 2x2x0.35]
|да
|0.35
|да
|алюмополимерная лента
|0.4
|-
|[http://www.paritet-podolsk.ru/produkciya/signal/liycy_tp/ КДВЭВГ 2х2х0,50]
|да
|0.5
|да
|оплётка
|1
|-
|[http://www.paritet-podolsk.ru/produkciya/signal/liycy_tp/ 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
|0.6
|да
|оплётка
|1.1
|}
 
<!--T: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).
{| class="wikitable"  
|+ Использование сетевого кабеля 5 категории 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
Строка 89: Строка 56:
|}
|}


</translate>
Используйте экранированный кабель парной скрутки: данные RS-485 (линии A и B) должны идти по витой паре, а экран уменьшит помехи от силовых цепей.
{{warning|1=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.}}
При монтаже удобно использовать кабель с гибкими жилами. Также для прокладки шины можно использовать обычную витую пару CAT5 для Ethernet.
<translate>
 
===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.


<!--T:9-->
Сопротивление провода с d=0,6 mm составит R = 6 Ohm на 100 метров (туда и обратно).
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").
 
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:


<!--T:10-->
*Взять кабель с большим сечением жил.
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.
*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(мм^2)
!Парной
скрутки
!Экран
!Примерная
цена, $/m
!Примечание
|-
|[https://paritet.su/catalog/cat5e_f_utp_6/parlan_patch_f_utp_cat5e_pvc_4kh2kh0_60/ ParLan Patch F/UTP 4х2х0,60 ]
|да
|0.2
|да
|алюмополимерная лента
|0.5
|для питания использовать две отдельных пары


|-
|[https://paritet.su/catalog/kdvevg_liycy/kdvevg_5kh2kh0_50/ КДВЭВГ 2х2х0,50]
|да
|0.5
|да
|оплётка
|1
|-
|[https://paritet.su/catalog/kdvevgkshvng_a_ls/kdvevgkshvng_a_ls_2kh2kh0_35/ 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
|}


== Подключение устройств == <!--T:11-->
== Подключение устройств == <!--T:11-->
Строка 105: Строка 138:
{|align="right"
{|align="right"
  |-valign="top"
  |-valign="top"
|[[Файл:M1W2PODKL.png|thumb|150px|Наконечники для шины RS-485]]
|[[Файл:M1W2PODKL.png|thumb|200px|Наконечники для шины RS-485]]
|[[Файл:M1W2PODKL2.png|thumb|150px|Подключение шины RS-485 к модулю WB-M1W2]]
|[[Файл:M1W2PODKL2.png|thumb|150px|Подключение шины RS-485 к модулю WB-M1W2]]
|[[Файл:WBPODKL.png|thumb|200px|Подключение шины RS-485 к Wiren Board 5]]
|[[Файл:WBPODKL.png|thumb|200px|Подключение шины RS-485 к Wiren Board 5]]
|}
|}
[[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
Строка 114: Строка 149:


<!--T:13-->
<!--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 [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.


<!--T:14-->
<!--T:14-->
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  
'''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!).
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-->
<!--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.
 


== Дополнительная информация == <!--T:16-->


<!--T:17-->
#Дифференциальная линия дает хорошую помехозащищенность. Длина линии до 1200 метров.
#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.
</translate>
</translate>

Версия 18:22, 4 октября 2020

Другие языки:
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 одного 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.