雖然以太網是多種設備中最常用的通信協議,從消費類小工具到工業(yè)設備,但通常被稱為RS485的TIA/EIA485仍然廣泛用于工業(yè)設備,即使它比以太網更早。讓我們看看為什么它仍在使用中,以及為什么在聯網設備中,我們決定將它用作我們設備的標準通信協議。
許多人在處理通信標準時經常感到困惑。通常,諸如“RS485”、“USB”和“以太網”之類的術語可以互換,就好像它們可以互換并完成相同的工作一樣。但實際上,RS485標準只是一個物理層標準。它定義了發(fā)射器和接收器的電氣特性。最重要的是,必須使用應用層來處理設備地址、校驗和、數據包沖突、主/從拓撲、幀結構等。在以太網和USB的情況下,這些協議定義了物理層和應用層在他們的通信標準中。
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。在我們的數字時代,物理層的另一個例子也可以是傳輸我們信息的SMS。從我們的角度來看,它仍然是一個物理層。就人類而言,應用層是語言。這就是我們組織信息的方式。它們有數百個,即使它們使用相同的物理層,它們也不一定兼容。
以太網(IEEE 802.3)是當今使用最廣泛的網絡協議。它也是一種串行通信標準。由于它被用于許多現代網絡,問題是為什么它沒有取代RS485及其其他變體(RS232、RS422)。
在比較RS485和以太網時,RS485設計用于主/從拓撲。在這個系統中,主站輪詢每個從站,等待響應,然后輪詢下一個從站。這通過避免數據包的沖突允許確定性行為。然而,以太網沒有避免數據包沖突的內置方法。在過程控制或機器人控制等應用中,對我們而言,確定性行為是強制性的,而通信速度通常足夠高。以較低速度進行通信還具有對工業(yè)環(huán)境中存在的噪音更具彈性的優(yōu)勢。
RS485能夠在半雙工多點配置中支持多達 32 個驅動器和多達 32 個接收器。接收器輸入靈敏度為 ±200mV,這意味著要識別 1 或 0 位,接收器必須看到 +200mV 和 -200mV 之間的信號電平。最小接收器輸入阻抗為12kΩ,驅動器輸出電壓最小為±1.5V,最大為±5V。這是一個多點 RS-485 總線的示例。
當數據速率低于 100k bps 時,RS485 的傳輸距離可達 1200m(4000 英尺)。在更高的數據速率下,必須減少電纜長度。
長電纜可以充當傳輸線,在這種情況下,應注意正確連接網絡。
網絡拓撲決定了設備連接在一起的方式。在這些可能性中,RS485 的最佳網絡拓撲是菊花鏈(或線),因為這種拓撲對信號完整性的影響最小??偩€拓撲(使用 stub 的主干)是可以的,但是隨著每個 stub 的長度增加,由于通信線路上的信號失真,可以傳輸的最大數據速率會降低。
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信號之間的差異,因此該差異不受噪聲影響,因此接收器可以準確地在最后重新建立原始信號。
端接電纜是在電纜兩端的差分線上添加一個電阻器的操作。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。RS-485 標準中的電阻定義為 120 歐姆。這種反射會導致接收器輸入端出現干擾,進而影響信號完整性。這種現象與數據速率和電纜長度密切相關。因此,在某些使用低數據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。但作為預防措施并避免任何問題,應始終使用電阻器。
RS485的使用率更高,主要是因為它抗噪、簡單且有效。它也是工業(yè)設備中廣泛使用的協議,這意味著可以在網絡上輕松找到資源。Modbus RTU 用作通信協議。這些設備有一個終端電阻,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)協議,例如:Ethernet/IP、TCP/IP、DeviceNet、CANopen 和 EtherCAT。