雖然以太網(wǎng)是多種設(shè)備中最常用的通信協(xié)議,從消費(fèi)類小工具到工業(yè)設(shè)備,但通常被稱為RS485的TIA/EIA485仍然廣泛用于工業(yè)設(shè)備,即使它比以太網(wǎng)更早。讓我們看看為什么它仍在使用中,以及為什么在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中,我們決定將它用作我們?cè)O(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。
許多人在處理通信標(biāo)準(zhǔn)時(shí)經(jīng)常感到困惑。通常,諸如“RS485”、“USB”和“以太網(wǎng)”之類的術(shù)語可以互換,就好像它們可以互換并完成相同的工作一樣。但實(shí)際上,RS485標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)。它定義了發(fā)射器和接收器的電氣特性。最重要的是,必須使用應(yīng)用層來處理設(shè)備地址、校驗(yàn)和、數(shù)據(jù)包沖突、主/從拓?fù)?、幀結(jié)構(gòu)等。在以太網(wǎng)和USB的情況下,這些協(xié)議定義了物理層和應(yīng)用層在他們的通信標(biāo)準(zhǔn)中。
假如人類的聲音用作發(fā)射器,將耳朵用作接收器。這是我們的物理層,我們傳輸信息的方式。在我們的數(shù)字時(shí)代,物理層的另一個(gè)例子也可以是傳輸我們信息的SMS。從我們的角度來看,它仍然是一個(gè)物理層。就人類而言,應(yīng)用層是語言。這就是我們組織信息的方式。它們有數(shù)百個(gè),即使它們使用相同的物理層,它們也不一定兼容。
以太網(wǎng)(IEEE 802.3)是當(dāng)今使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它也是一種串行通信標(biāo)準(zhǔn)。由于它被用于許多現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò),問題是為什么它沒有取代RS485及其其他變體(RS232、RS422)。
在比較RS485和以太網(wǎng)時(shí),RS485設(shè)計(jì)用于主/從拓?fù)?。在這個(gè)系統(tǒng)中,主站輪詢每個(gè)從站,等待響應(yīng),然后輪詢下一個(gè)從站。這通過避免數(shù)據(jù)包的沖突允許確定性行為。然而,以太網(wǎng)沒有避免數(shù)據(jù)包沖突的內(nèi)置方法。在過程控制或機(jī)器人控制等應(yīng)用中,對(duì)我們而言,確定性行為是強(qiáng)制性的,而通信速度通常足夠高。以較低速度進(jìn)行通信還具有對(duì)工業(yè)環(huán)境中存在的噪音更具彈性的優(yōu)勢(shì)。
RS485能夠在半雙工多點(diǎn)配置中支持多達(dá) 32 個(gè)驅(qū)動(dòng)器和多達(dá) 32 個(gè)接收器。接收器輸入靈敏度為 ±200mV,這意味著要識(shí)別 1 或 0 位,接收器必須看到 +200mV 和 -200mV 之間的信號(hào)電平。最小接收器輸入阻抗為12kΩ,驅(qū)動(dòng)器輸出電壓最小為±1.5V,最大為±5V。這是一個(gè)多點(diǎn) RS-485 總線的示例。
當(dāng)數(shù)據(jù)速率低于 100k bps 時(shí),RS485 的傳輸距離可達(dá) 1200m(4000 英尺)。在更高的數(shù)據(jù)速率下,必須減少電纜長度。
長電纜可以充當(dāng)傳輸線,在這種情況下,應(yīng)注意正確連接網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錄Q定了設(shè)備連接在一起的方式。在這些可能性中,RS485 的最佳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫蔷栈ㄦ?或線),因?yàn)檫@種拓?fù)鋵?duì)信號(hào)完整性的影響最小。總線拓?fù)?使用 stub 的主干)是可以的,但是隨著每個(gè) stub 的長度增加,由于通信線路上的信號(hào)失真,可以傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)速率會(huì)降低。
為 RS485 使用雙絞線有助于減少電磁干擾。雙絞線允許線路上的噪聲在兩條線上等效。噪聲仍然存在,但由于接收器查看兩個(gè)信號(hào)之間的差異,因此該差異不受噪聲影響,因此接收器可以準(zhǔn)確地在最后重新建立原始信號(hào)。
端接電纜是在電纜兩端的差分線上添加一個(gè)電阻器的操作。這樣做的目的是減少或消除阻抗不匹配引起的線路上的反射系數(shù)。RS-485 標(biāo)準(zhǔn)中的電阻定義為 120 歐姆。這種反射會(huì)導(dǎo)致接收器輸入端出現(xiàn)干擾,進(jìn)而影響信號(hào)完整性。這種現(xiàn)象與數(shù)據(jù)速率和電纜長度密切相關(guān)。因此,在某些使用低數(shù)據(jù)速率和短電纜的情況下,RS-485 可以在沒有終端電阻的情況下工作。但作為預(yù)防措施并避免任何問題,應(yīng)始終使用電阻器。
RS485的使用率更高,主要是因?yàn)樗乖?、?jiǎn)單且有效。它也是工業(yè)設(shè)備中廣泛使用的協(xié)議,這意味著可以在網(wǎng)絡(luò)上輕松找到資源。Modbus RTU 用作通信協(xié)議。這些設(shè)備有一個(gè)終端電阻,可以通過我們提供的用戶界面軟件輕松激活。此外,支持許多其他工業(yè)協(xié)議,例如:Ethernet/IP、TCP/IP、DeviceNet、CANopen 和 EtherCAT。