Привіт шановні читачі сайту торгової марки Parsec і рубрики «Це цікаво»! У даній статті ми трохи відійдемо від теми контролю доступу та поміркуємо про інтерфейс RS-485, повсюдно поширеній в більшості капітальних будівель в нашій країні. При його допомозі функціонує кожен другий контролер точок доступу, пожежний сповіщувач і різні мережеві СКУД. Йтиметься про основні особливості цього протоколу передачі даних і деякі труднощі, що виникають при його використанні.
Стандарт RS-485 - спільна розробка Альянсу галузей електронної промисловості (Electronics Industries Alliance) та асоціації телекомунікаційної промисловості США (Telecommunications Industry Association).
Раніше Electronics Industries Alliance (EIA) маркірувала всі свої стандарти префіксом «RS» (від англійського Recommended Standard - рекомендований стандарт). Багато інженерів по всьому світу продовжують використовувати цю абревіатуру, хоча організації, які розробили протокол, вже давно офіційно замінили назву «RS» на «EIA / TIA» для кращої ідентифікації походження своїх стандартів. Не дивлячись на це, позначення «RS» все ще є найбільш поширеним в нашій країні, і для більшої зручності читачів ми будемо використовувати саме його.
Характеристики RS-485
Інтерфейс RS-485 (офіційна назва - EIA / TIA-485) - це найпоширеніший промисловий формат автоматизації процесів, що використовує збалансовану середу передачі і двосторонню лінію зв'язку. Його основні характеристики:
- Як середовище передачі для протоколу найбільш адаптована скручена пара провідників, тобто так звана кручена пара.
Вита пара - це два провідника, які зближують на мінімальну відстань. Відстань проводів один від одного, їх взаємне розташування, а також крок і кут витка впливають на якість сигналу на лінії. Саме це є головною причиною, по якій їх скручують в одну «косичку». Обидва провідника мають однакові характеристики. Випромінювання від такої кручений пари мінімізується, тому що імпульси йдуть в протифазі.
- Підтримує багатоточкові сполуки. Кількість з'єднань (приймач) на лінії може досягати 32 штук.
Це означає, що всього на одну лінію RS-485 за замовчуванням може бути підключено до 32 одиниць обладнання включно.
- Максимальна довжина одного сегмента мережі може досягати 1200 метрів.
- Швидкість передачі даних коливається від 10 Кбіт / сек до 10 Мбіт / сек.
Відзначимо також, що швидкість обміну залежить від довжини лінії. Наприклад, лінія RS-485 довжиною в 10 м має швидкість 10 Мбіт / сек, а лінія протяжністю 300 м має швидкість обміну інформацією 375 кбіт / с. Як правило, кожен другий контролер точок доступу СКУД, присутній на вітчизняному ринку, працює на низькій швидкості - 10 кбіт / сек.
- Схема з'єднання напівдуплексна, многоточечная.
Що таке полудуплекс? Всього існують 3 способи зв'язку: симплекс, дуплекс і полудуплекс.
Симплекс. Є передавач і приймач. Їх функції не змінюються: передавач передає, приймач приймає. Передача даних йде в один кінець. Аналогія в побутових приладах - у багатьох в пам'яті залишилися спогади з 90-х, коли в Росії була дуже популярна пейджинговая зв'язок. Ось вона побудована повністю по сімплексному принципом.
Полудуплекс. Лінія двунаправленная і кожен суб'єкт обміну виступає поперемінно, то як приймач, то як передавач. Особливість в тому, що в кожен поточний момент часу можливий тільки або акт прийому, або акт передачі. Аналогія - класична радіостанція. Передає сторона натискає кнопочку «Передача», відправляє повідомлення, в кінці говорить якесь кодове слово, що означає кінець посилки, і відпускає кнопку. Зазвичай використовується слово «Прийом». На тому кінці опонент, який був приймачем, натискає кнопку, стає передавачем і передає своє повідомлення. Наприклад, відповідь на запит першого товариша. Так само, в принципі, відбувається обмін по лінії 485-го інтерфейсу, в якому бере участь модуль СКУД або будь-яке інше обладнання.
Є ще повний дуплекс - коли в кожен момент часу може відбуватися і прийом і передача даних. Аналогія - класичний стільниковий телефон.
Мережеві СКУД
Спочатку RS-485 був спроектований для балансної передачі сигналу. Що це означає - «балансний»? Значить, що в обміні крім дроти заземлення повинні бути присутніми ще як мінімум 2 дроти, по яких буде відбуватися передача корисної інформації, передача даних. Балансний тому, що йде по кожному з цих двох проводів сигнал повністю протилежний за рівнем.
Мал. 1 - Діаграма обміну
Застосування такої схеми спочатку було призначене для усунення двох проблем, які виникають при проектуванні розподілених слабкострумових систем: проблеми випромінюваних перешкод і проблеми індукованих перешкод.
Будь-яке з'єднання, зокрема RS-485 провідник, являє собою приймально-передавальну антену. Якщо там починається якийсь обмін даними за допомогою високочастотних імпульсів, він може, як випромінювати хвилю, так і сприймати зовнішній вплив, що створюється пристроями, що мають потужне електромагнітне поле.
Для виключення цих двох проблем була використана диференціальна балансная схема з двома провідниками. Крім того, для підвищення перешкодозахищеності і дальності зв'язку рекомендується використовувати так звану виту пару. Як уже було пояснено в розділі «Характеристики RS-485», кручена пара - два провідника, що зближують один до одного на мінімальну відстань.
Якщо поруч з провідниками знаходяться потужні електромагнітні пристрої (двигуни, трансформатори, силові кабелі і т.д.), що в реальних умовах часто-густо, то можливі перешкоди. Провід з'єднання виступає як антена і сприймає ці небажані сигнали. Залежно від потужності і частоти перешкод, вони можуть повністю спотворити корисну інформацію, аж до її повної нечитаності.
Від цього позбутися дуже просто. Якщо у нас йдуть перешкоди на провідник, то синфазних шум (сигнал шуму, який має однакову фазу) надходить на обидва дроти, так як вони розташовані максимально близько. Стандарт RS-485 аналізує різницева напруга і цю постійну складову (шум) дуже легко відфільтрувати на стадії декодування в приймачі прийшов сигналу. Ми аналізуємо різниця, а постійну складову легко прибираємо з даних.
При побудові будь-якої системи з хвильовим обміном даних треба звернути увагу на можливу проблему узгодження ліній. У чому вона полягає? Припустимо, що у нас є 2 кручених провідника. У разі якщо лінії неузгоджені, коли сигнал піде від передавача до приймача він може відбитися від кінця лінії і піти назад, причому стане не корисним сигналом, а «паразитних», який починає спотворювати корисну інформацію.
Щоб цього не відбувалося, використовуються погоджують резистори або резистори-термінатори. Таким чином, лінії на кінцях заглушуються, щоб не було відбитого сигналу. Узгоджувальний резистор - резистор, встановлений на крайньому кінці або кінцях кабелю. В ідеалі, опір узгоджувального резистора має дорівнювати хвильовому опору кабелю, оскільки в даному випадку найбільш повно відбувається поглинання хвилі.
Мал. 2 - Розташування узгоджувальних резисторів
У стандарті RS-485 прийнято опір такого резистора - Rt = 120 Ом. Це відповідає хвильовому опору неекранованої кручений пари не нижче третьої категорії. З цих розрахунків багато виробників обладнання для СКУД і ОПС проектують свої системи. Приклад з обладнання контролерів торгової марки Parsec: на лінії існує кілька контролерів: 1-й, 2-й, 3-й. Третій контролер точок доступу є «останньому на лінії» і на ньому в обов'язковому порядку ставиться перемичка «EOL», позначаючи «end of line» - кінець лінії. Ось ця перемичка якраз і підключає узгоджувальний резистор. У підсумку, ми глушимо лінію намертво.
Зрозуміло, що 120 Ом середнє значення. Природно, оскільки середовище різна, довжина ліній різна - можливі відображення. Але, тим не менш, це в якійсь мірі мінімізує відбитий сигнал.
модуль СКУД
RS-485 - найпоширеніший в Росії промисловий протокол передачі даних. Кожне капітальна будівля має лінії зв'язку цього стандарту. При його допомозі обмінюється даними різне обладнання, в тому числі мережні СКУД в загальному і будь-який модуль СКУД зокрема. Тому, кожному інженеру-монтажника слід знати характеристики даного стандарту і його основні особливості. Актуальність цих знань сумніву не підлягає, не дивлячись на поточну тенденцію заміщення RS-485 більш швидким мережевим протоколом Ethernet.
Дякую за увагу, з вами був Олег Коротовскій - автор і ведучий рубрики «Це цікаво» на www.parsec.ru . Слідкуйте за подіями світу RFID на офіційному сайті торговельної марки Parsec!
Що таке полудуплекс?
Що це означає - «балансний»?
У чому вона полягає?