г.Коломна, пр-кт. Окский, д.144


+7 (495) 118-31-59
Заказать звонок
ЗЕВСЭЛЕКТРО
Каталог
  • Анализаторы электроэнергии
    Анализаторы электроэнергии
  • Источники бесперебойного питания
    Источники бесперебойного питания
  • Аккумуляторные батареи
    Аккумуляторные батареи
  • Трансформаторы тока
    Трансформаторы тока
  • Батарейные модули
    Батарейные модули
  • ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
    ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
  • Конденсаторы
    Конденсаторы
  • Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
    Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
  • Частотно-регулируемые приводы
    Частотно-регулируемые приводы
  • Щиты автоматического ввода резерва АВР
    Щиты автоматического ввода резерва АВР
Услуги
  • Подключение и обслуживание ИБП
    Подключение и обслуживание ИБП
    • Онлайн мониторинг ИБП
    • Техническое обслуживание АКБ
    • Техническое обслуживание ИБП
    • Пусконаладочные работы
  • Энергоаудит
    Энергоаудит
    • Энергоаудит зданий и предприятий
    • Аренда анализатора электроэнергии
    • Проверка параметров на соответствие ГОСТ 32144-2013
Проекты
  • 2025 год
  • 2024 год
  • 2023 год
  • 2022 год
  • 2021 год
  • 2020 год
  • 2019 год
  • 2018 год
  • 2017 год
  • 2016 год
  • 2015 год
  • 2014 год
О нас
  • Эксперты
  • Реквизиты
  • Сертификаты
  • Блог
  • Политика конфиденциальности
  • Согласие на обработку персональных данных
Контакты
Доставка
    ЗЕВСЭЛЕКТРО
    Каталог
    • Анализаторы электроэнергии
      Анализаторы электроэнергии
    • Источники бесперебойного питания
      Источники бесперебойного питания
    • Аккумуляторные батареи
      Аккумуляторные батареи
    • Трансформаторы тока
      Трансформаторы тока
    • Батарейные модули
      Батарейные модули
    • ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
      ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
    • Конденсаторы
      Конденсаторы
    • Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
      Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
    • Частотно-регулируемые приводы
      Частотно-регулируемые приводы
    • Щиты автоматического ввода резерва АВР
      Щиты автоматического ввода резерва АВР
    Услуги
    • Подключение и обслуживание ИБП
      Подключение и обслуживание ИБП
    • Энергоаудит
      Энергоаудит
    Проекты
    • 2025 год
    • 2024 год
    • 2023 год
    • 2022 год
    • 2021 год
    • 2020 год
    • 2019 год
    • 2018 год
    • 2017 год
    • 2016 год
    • 2015 год
    • 2014 год
    О нас
    • Эксперты
    • Реквизиты
    • Сертификаты
    • Блог
    • Политика конфиденциальности
    • Согласие на обработку персональных данных
    Контакты
    Доставка
      ЗЕВСЭЛЕКТРО
      • Каталог
        • Назад
        • Каталог
        • Анализаторы электроэнергии
        • Источники бесперебойного питания
        • Аккумуляторные батареи
        • Трансформаторы тока
        • Батарейные модули
        • ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
        • Конденсаторы
        • Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
        • Частотно-регулируемые приводы
        • Щиты автоматического ввода резерва АВР
      • Услуги
        • Назад
        • Услуги
        • Подключение и обслуживание ИБП
          • Назад
          • Подключение и обслуживание ИБП
          • Онлайн мониторинг ИБП
          • Техническое обслуживание АКБ
          • Техническое обслуживание ИБП
          • Пусконаладочные работы
        • Энергоаудит
          • Назад
          • Энергоаудит
          • Энергоаудит зданий и предприятий
          • Аренда анализатора электроэнергии
          • Проверка параметров на соответствие ГОСТ 32144-2013
      • Проекты
        • Назад
        • Проекты
        • 2025 год
        • 2024 год
        • 2023 год
        • 2022 год
        • 2021 год
        • 2020 год
        • 2019 год
        • 2018 год
        • 2017 год
        • 2016 год
        • 2015 год
        • 2014 год
      • О нас
        • Назад
        • О нас
        • Эксперты
        • Реквизиты
        • Сертификаты
        • Блог
        • Политика конфиденциальности
        • Согласие на обработку персональных данных
      • Контакты
      • Доставка
      • +7 (495) 118-31-59

      г.Коломна, пр-кт. Окский, д.144


      ups@zeuselectro.com

      Обмен данными через интерфейс RS485

      17 ноября 2022 17:44
      Обмен данными через интерфейс RS485

         Если измерительные приборы необходимо соединить друг с другом с минимальными затратами, рекомендуется, как и прежде, использовать RS485- интерфейс с протоколом Modbus-RTU. Комбинация RS485-интерфейса с протоколом Modbus-RTU уже многие годы успешно используется благодаря простой топологии, невосприимчивости к электромагнитным помехам и открытому протоколу. Полное название стандарта RS485– TIA / EIA- 485-A. Последняя версия вышла в марте 1998 года, а в 2003 году стандарт был подтвержден без внесения изменений.

        Стандарт определяет только электрические параметры интерфейсов передатчиков и приемников, но не содержит предписаний относительно топологии или подлежащих использованию кабелей. Эту информацию можно получить либо в TSB89 “Руководстве по применению для TIA / EIA-485-A”, либо в руководствах изготовителей модулей драйверов RS485 таких, как Texas Instruments или Maxim. Согласно модели OSI (Эталонная модель взаимодействия открытых систем)* описывается только “физический слой”, а не протокол. Можно выбрать любой протокол, например, Modbus RTU, Profibus, BACnet и т.д. Обмен данными между передатчиком и приемником осуществляется по экранированному витому кабелю, т.е. по кабелю типа “витая пара”. При Рис.: Изображение 1 этом для A и B можно использовать только одну пару (рис.: Изображение 1b). Если интерфейс не изолирован гальванически, необходимо стандартное подключение (рис.: Изображение 1b). Об этом будет рассказано далее.

         Передача данных осуществляется путем дифференциального перепада напряжения между кабелями [A] и [B]. Поскольку обмен данными между приемником и передатчиком осуществляется по кабелям, говорят также о полудуплексном режиме работы. Каждый приемник или передатчик имеет инверсный и прямой разъем. Передача данных осуществляется симметрично. Это значит, что по одной линии передается “высокий” сигнал, а по другой - “низкий”. Таким образом, линия А дополняет линию B и наоборот. Преимущество измерения разницы напряжения между А и В заключается в отсутствии влияния синфазных помех. Возможные синфазные помехи действуют приблизительно одинаково на оба провода для передачи сигнала и не влияют на передающиеся данные благодаря тому, что измеряется дифференциал. Отправитель (ведущее устройство) создает дифференциальное исходное напряжение не менее 1,5 В на нагрузке 54 Ом. Получатель имеет чувствительность +/-200 мВ (рис. Изображение 2).
      При этом действует следующая логическая связь (рис. Изображение 3):
      A–B < 0,25 В = Логическая 1
      A–B > 0.25 В = Логическая 0

       Обозначение точек подключения A / B не унифицировано. То, что один изготовитель может называть разъем A, другой может называть – B. Почему так происходит?
      По определению:
      A = “-” = T x D- / R x D - = инвертированный сигнал
      B = “+” = T x D + / R x D + = неинвертированный сигнал
      * Эталонная модель взаимодействия открытых систем гласит (OSI): Ведущее устройство = отправитель; Ресивер = получатель; Трансивер = отправитель / получатель

      рис 1.jpeg    рис 2.jpeg   рис 3.jpeg

         Кроме того, существует третий провод “C” = “Common”. Этот провод предназначен для базового заземления.
      Некоторые изготовители RS485-плат, такие как Texas Instruments, Maxim, Analog Devices и другие, использовали с самого начала другое обозначение, которое за это время также стало общепринятым:
      А = “+” = T x D + / R x D + = неинвертированный сигнал
      В = “+” = T x D - / R x D - = инвертированный сигнал
      В связи с этой путаницей некоторые изготовители ввели собственные обозначения:
      D+ = “+” = T x D + / R x D + = неинвертированный сигнал
      D- = “-” = T x D - / R x D - = инвертированный сигнал
      Благодаря знаку [+] и [-], стоящему после буквы [D] сразу видно, какой провод передает инвертированный сигнал, а какой – неинвертированный.
      Janitza electronics GmbH
      использует преимущественно трансиверы IC производства Texas Instruments, Analog Devices или Maxim. Поэтому во всех измерительных устройствах нашего производства применяются следующие обозначения:
      А = “+” = T x D + / R x D + = неинвертированный сигнал
      В = “+” = T x D - / R x D - = инвертированный сигнал
      Напряжение определяется в технических паспортах следующим образом:

      рис 4.jpegрис 5.jpeg

      Напряжение VCM
         Напряжение VCM (Синфазное напряжение) – это сумма разностей

      нулевых потенциалов участников RS485 (рис.: Изображение 5), пускового напряжения смещения и напряжения синфазных помех (Vnoise), действующего на проводе шины. Производители драйверов RS485 предоставляют диапазон напряжений для VCM от -7 до 12 В. При проблемах с соединением этот диапазон напряжения
      часто нарушается в связи с разницей потенциалов между передатчиком и приемником, если интерфейс не изолирован гальванически или если отсутствует провод базового заземления. На рис. 6 приведена

      формула для расчета напряжения “Синфазного”.

      рис 6.jpegрис 8.jpeg

      рис 7.jpegрис 9.jpeg

      VGPD (Разность нулевых потенциалов)

      VGPD в этом случае равно разности потенциалов между передатчиком и приемником GND (PE). Разность потенциалов между точками подключения (заземление) часто возникает при большой протяженности шины RS485. Разность потенциалов возникает в старых электрических системах, т. к. в них часто отсутствуют взаимосвязанные выравнивания потенциалов. Кроме того, именно под воздействием вспышки разность потенциалов между точками подключения PE-проводников на распределительном устройстве может составлять сотни или тысячи вольт. Даже при нормальных условиях разность потенциалов может достигать нескольких вольт под действием уравнительных токов потребителей. Vnoise (напряжение синфазных помех) – это напряжение помех, возникающее по следующим причинам:

      • Напряжение помех, индуцированных магнитным полем на провод шины

      рис 10.jpeg

      • Емкостная связь частей установки без гальванической изоляции (“паразитные емкости”)

      рис 11.jpeg

      • Гальваническая связь
      • Связь посредством излучения
      • Электростатический разряд
      Топология шины
         Шина допускает возможность “многоточечной связи”, к ней можно подключить без повторителя до 32 участников. Лучшей сетевой топологией при этом является “Последовательная цепь”. Это значит, что кабель шины напрямую соединяет подчиненные устройства друг с другом.

      рис 12.jpeg

         Необходимо отметить, что лучше избегать образования шлейфов (ответвлений). Шлейфы вызывают отражения на шине. Теоретически, в зависимости от используемого трансивера, можно рассчитать возможный шлейф. Но на практике это сложно осуществить. Длина возможного шлейфа в значительной мере зависит от времени нарастания сигнала используемого трансивера и не должна превышать 1/10 времени нарастания сигнала отправителя. Чем больше возможная скорость передачи данных трансивера, тем меньше время нарастания сигнала отправителя. Это значит, что необходимо знать, какая ИС установлена в участниках шины. Кроме того, скорость сигнала кабеля должна также учитываться в расчетах. По этой причине необходимо стремиться к отсутствию шлейфов.
      Конечное устройство
         Другой причиной сбоев в процессе передачи информации являются отражения на шине. Отражение возникает, если сигнал отправителя не полностью потребляется нагрузкой. Полное сопротивление источника должно соответствовать полному сопротивлению нагрузки и волновому сопротивлению линии, поскольку в результате этого достигается полный уровень сигнала, и возникают только минимальные отражения. Последовательная связь через интерфейс RS485 работает эффективнее всего, если полное сопротивление
      источника согласовано с полным сопротивлением нагрузки при 120 Ом. Стандарт RS485 предписывает по этой причине использовать шину с волновым сопротивлением линии Z0 = 120 Ом. Для предотвращения отражения на шине необходимо установить в начале и конце шины нагрузочный резистор, который должен соответствовать волновому сопротивлению линии.

      рис 13.jpeg

      Резисторы “Failsafe Bias”
      Если входы ресивера находятся в пределах от -200 до + 200 мВ, выход модуля получателя не определен, т.е. невозможно провести обработку RS485-сигнала.
      Это происходит в следующих случаях:
      • Не активен ни один отправитель
      • Шина была прервана (например, обрыв провода)
      • Короткое замыкание шины (например, повреждение провода и т.п.)

          Шина RS485 должна при этом иметь определенное состояние сигнала. В некоторых шинах связи эти проблемы не возникают, поскольку в них существует только один отправитель, управляющий линией. Отправитель либо активен, либо нет. Поскольку шина RS485 допускает возможность многоточечной связи, к ней можно подключить несколько отправителей.
         Для того чтобы состояние сигнала было однозначным при указанных выше условиях, как правило, используется резистор “Pull up” между +5 В и сигнальным проводом A и резистор “Pull down” между заземляющей шиной и сигнальным проводом B. Теоретически резисторы можно установить в произвольной точке шины. Однако, как правило, они используются на главном устройстве в комбинации с нагрузочным резистором, т.к. для этого предусмотрены готовые штекеры.
         Некоторые изготовители дают рекомендации только относительно установки нагрузочного резистора в начале и конце линии для предотвращения отражений (см. раздел Окончание или конфигурация шины приборов UMG 604-PRO с UMG 103-CBM). Почему так происходит?

      Это означает, что изготовители использовали для интерфейса RS485трансиверы со встроенным предохранительным устройством от ошибок (Failsafe Bias) на чипе, например, при 0 В на входе получателя выход автоматически получает логическое состояние “High”. При максимуме (как в UMG 604-PRO так и в UMG 103-CBM) функция называется “True fail-safe”. Внешнее предохранительное устройство от ошибок (Failsafe Bias) необходимо в этом случае только, если к одной шине подключаются участники, не обладающие этой функцией. Функция “True fail-safe” не влияет в этом случае на нагрузку на шину.
      Подключение “Common” или “гальваническое разделение”
         Участники шины получают напряжение питания из различных областей электросистемы. Особенно в старых электросистемах может возникать существенная разность потенциалов между заземлениями. Для бесперебойной связи напряжение Vcm должно изменяться в диапазоне от -7 до +12 В, т.е. напряжение V (разница нулевых потенциалов) должно быть максимально GPD низким (изображение 11 a, изображение 5). Если интерфейс RS485 гальванически не изолирован от напряжения питания, необходимо выполнить подключение Common (изображение 11 b). В результате подключения разъемов Common может возникнуть петля тока, т.е. без дополнительных мер
      между участниками шины и заземлением протекает высокий уравнительный ток. Как правило, разработчики предотвращают это, отделяя заземляющую шину интерфейса RS485 с помощью резистора 100 Ом от заземления (изображение 11 c).
         Более подходящий вариант – гальваническая изоляция интерфейса RS485 от питающего напряжения с помощью внутреннего конвертера DC/DC и изолятора сигнала. Таким образом, разница потенциалов в заземлении не влияет на сигнал. Дифференциальный сигнал при этом “плавает”. Еще лучше выполнить гальваническую изоляцию интерфейса RS485 в комбинации с подключением Common.
         На изображении 12 показан смешанный режим работы между участниками с гальванически изолированным и не изолированным интерфейсом. В примере участники с гальванически изолированным RS485 не оснащены подключением Common. В этом случае необходимо следить за тем, чтобы разъемы Common участников были соединены друг с другом. Тем не менее, возможно возникновение сбоев связи, вызванных конденсаторами связи EMC. В результате не изолированные гальванически участники не могут
      интерпретировать сигнал. В этом случае шина должна быть изолирована, а между контурами участников должна быть обеспечена дополнительная гальваническая изоляция.

      рис 14.jpeg       рис 16.jpeg

      рис 15.jpeg       рис 17.jpeg

      рис 18.jpeg

      Примечание:
      Экран нельзя подключать к разъему Common интерфейса RS485. Это приведет к тому, что помехи будут напрямую связаны с заземляющей шиной трансивера RS485.

      Фотогалерея
      • Обмен данными через интерфейс RS485
      • Анализаторы электроэнергии
        Анализаторы электроэнергии
      • Источники бесперебойного питания
        Источники бесперебойного питания
      • Аккумуляторные батареи
        Аккумуляторные батареи
      • Трансформаторы тока
        Трансформаторы тока
      • Батарейные модули
        Батарейные модули
      • ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
        ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
      • Конденсаторы
        Конденсаторы
      • Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
        Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
      • Частотно-регулируемые приводы
        Частотно-регулируемые приводы
      • Щиты автоматического ввода резерва АВР
        Щиты автоматического ввода резерва АВР

      Назад к списку Следующая статья
      Компания
      Эксперты
      Реквизиты
      Сертификаты
      Блог
      Политика конфиденциальности
      Согласие на обработку персональных данных
      Каталог
      Анализаторы электроэнергии
      Источники бесперебойного питания
      Аккумуляторные батареи
      Трансформаторы тока
      Батарейные модули
      ДКИН (Динамический компенсатор искажений напряжения)
      Конденсаторы
      Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
      Частотно-регулируемые приводы
      Щиты автоматического ввода резерва АВР
      Анализаторы электроэнергии
      Источники бесперебойного питания
      Аккумуляторные батареи
      Трансформаторы тока
      Батарейные модули
      Конденсаторы
      Частотно-регулируемые приводы
      Щиты автоматического ввода резерва АВР
      Установки компенсации реактивной мощности (УКРМ)
      Динамические компенсаторы искажения напряжения (ДКИН)
      Услуги
      Подключение и обслуживание ИБП
      Энергоаудит
      Информация
      Вопросы и ответы
      Блог
      Проекты
      Наши контакты

      +7 (495) 118-31-59
      Пн. – Пт.: с 9:00 до 18:00

      г.Коломна, пр-кт. Окский, д.144


      ups@zeuselectro.com
      © 2025 Все права защищены.