RS-485: Wiring and Connection
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
| Сигнал шины RS-485 | Провод |
|---|---|
| данные A |  бело-зелёный
|
| данные B |  зелёный
|
| питание (12В или другое) |  оранжевый
|
| питание (12В или другое) |  бело-оранжевый
|
| не используется |  синий
|
| не используется |  бело-синий
|
| земля питания (GND) |  бело-коричневый
|
| земля питания (GND) |  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. Если этот же кабель используется для питания устройств, то обратите внимание и на сечение проводников: падение напряжения на длинном кабеле может привести к нестабильной работе устройства.
Пример рассчета 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).
| 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
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 во время монтажа 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!).
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.