Tag Archives: RS-485

Подключение устройств по интерфейсу RS-485

При подключении нескольких устройств в сеть RS-485 необходимо учитывать, что приборы в данной сети должны подключаться последовательно один за другим. Например, если есть три прибора — X1, X2, X3, у каждого прибора есть клеммы A1, B1, A2, B2, A3, B3 соответственно. В таком случае провод идет с клеммы A1 на клемму A2 и затем с клеммы A2 на клемму A3. Аналогично с кабелем B. C клеммы B1 кабель идет на клемму B2 и потом с клеммы B2 на клемму B3. Схематично это изображено на Рисунке 1.

 

Рис.1. Подключение приборов по RS-485

Максимальная длина линии связи между крайними устройствами может составлять до 1200м (и более с использованием повторителей). При длине линии связи более 100м в максимально удаленных друг от друга точках сети рекомендуется устанавливать оконечные согласующие резисторы номиналом от 100 до 250 Ом, позволяющие компенсировать волновое сопротивление кабеля и минимизировать амплитуду отраженного сигнала.

Сеть RS-485 не поддерживает подключения звездой, то есть на клеммы прибора-мастера нельзя сразу подключать два или более устройств.

Для примера рассмотрим пример подключения панели оператора ИП-320, модуля дискретного ввода-вывода МДВВ и программируемого логического контроллера, который в данном случае выполняет роль Мастера сети. Пример правильного последовательного подключения приведен на Рисунке 2.

Рис. 2. Пример правильного подключения

На Рисунке 3 приведен пример неправильного подключения – топология звезда. При данном подключении работа в сети RS-485 будет вестись некорректно.

Рис. 3. Пример неправильного подключения

    Описание библиотеки UNM контроллеров ОВЕН ПЛК1хх

    Библиотека Universal Network Module (далее UNM) предназначена для приема/передачи последовательности байт через встроенные порты контроллера (RS232/RS485/Ethernet).

    Для использования библиотеки нужно создать в конфигурации контроллера один (или несколько)  модулей Universal Network Module. Внутри каждого модуля нужно настроить параметры порта передачи данных. Для последовательных портов это скорость, четность, биты данных, биты стопа, время задержки. Для Ethernet это порт TCP/IP протокола.

    Особенностью данной библиотеки является возможность работать одновременно с модулями протоколов Modbus, DCON и ОВЕН на одном физическом интерфейсе. Это позволяет создать модуль опроса устройства стандартными командами и в то же время выдавать в интерфейс и получать из интерфейса в нужное время произвольную последовательность байт. Например – в случае, если на порт RS232 установлен модем, до начала работы стандартного модуля опроса программа пользователя позволяет уставить связь с удаленным устройством используя “AT” последовательности. После чего начинает работать модуль опроса устройства через стандартный протокол.

    Описания функций

    1)      LockDevice:DWORD – функция захвата интерфейса.

    До начала передачи/приема в интерфейс данных из программы CoDeSys нужно «захватить» интерфейс и приостановить работу с этим интерфейсом модулей протоколов, подключенных в PLC Configuration.

    Параметры:

    DeviceNumber:DWORD – номер модуля UNM – нумерация идет с 0 по порядку сверху вниз как расположены модули UNM в конфигурации. Первый сверху модуль UNM имеет номер 0, следующий номер UNM – 1, и так далее.

    Возвращаемое значение:

    1 – интерфейс захвачен

    (-1) – неверный номер интерфейса

    2)      ReleaseDevice:DWORD – функция освобождения захваченного ранее интерфейса. Все прочие модули PLC Configuration на данном физическом интерфейсе возобновляют свою работу.

    Параметры:

    DeviceNumber:DWORD – номер модуля UNM

    Возвращаемое значение:

    1 – интерфейс высвобожден

    (-1) – неверный номер интерфейса

    3)      SetByte:DWORD – передать в интерфейс строку байт данных.

    Параметры:

    DeviceNumber:DWORD – номер модуля UNM;

    Line: STRING — строка содержащая массив байтов для последовательной передачи (до 256 байт);

    Len: DWORD — длина массива данных.

    Возвращаемое значение:

    (-1) – неверный номер интерфейса

    N   — количество переданных байт.

    4)      GetByte: POINTER TO RBDATA – получение данных из интерфейса

    Параметры:

    DeviceNumber:DWORD – номер модуля UNM;

    Возвращаемое значение:

    Указатель на структуру  RBDATA. Если неверно указан номер интерфейса – возращает NULL. Если нет принятых данных то так же передается NULL.

    Описание структуры RBDATA

    STRUCT

    data:  BYTE;               —  Принятый байт

    flags: BYTE;                —  Флаги

    Флаги

    unsigned char    reserved:                     1;         Не используется

    unsigned char    noktime:          1;         Время между байтами >1.5 символов

    unsigned char    new_frame:                 1;         Для внутреннего использования

    unsigned char    end_frame:     1;         Время между байтами >3.5 символов

    unsigned char    temp_el_full:    1;         Для внутреннего использования

    unsigned char    overrun:                      1;         Ошибка переполнения буфера

    unsigned char    frame_error:   1;         Ошибка стоп бита

    unsigned char    parity_error:    1;         Ошибка четности

    5)      RBDATA_TO_STRING:STRING – преобразовать принятый байт (из структуры RBDATA) в строку.

    Параметры:

    Указатель на структуру  RBDATA

    Возвращаемое значение:

    Строка содержащая один символ с кодом ASCII который соответствует значению поля data указателя на структуру RBDATA.

    6)      BYTETOSTRING:STRING — преобразование байта в строку. Выходная строка содержит значение в шестнадцатеричном коде. Например InByte=16  возврат “0F”

    Параметры:

    InByte:BYTE – значение для перекодирования

    Возвращаемое значение:

    Строка с шестнадцатеричным кодом символа

    7)      POLINOM_SUMM – функция расчета 8-бит контрольной суммы по алгоритму Dallas Semiconductors (исп. также в DCON)

    Параметры

    Line: STRING; — массив для расчета контрольной суммы

    LineSize: DWORD; — длина массива

    Возвращаемое значение:

    байт с рассчитанной контрольной суммы.

    8)      SUMMFORMOD256 –функция расчета суммы по модулю 256 (суммирование байтов без учета переполнения)

    Параметры

    Line: STRING; — массив для расчета суммы по модулю 256

    LineSize: DWORD; — длина массива

    Возвращаемое значение:

    байт с рассчитанной суммы по модулю 256

    9)      INITCOM : DWORD* – инициализация модуля  параметрами, заданными в структуре COM_INI. Функция позволяет инициализировать последовательный порт новыми параметрами, например, изменить скорость передачи данных.

    Параметры:

    DeviceNumber:DWORD – номер модуля UNM

    INI: POINTER TO COM_INI;

    Описание структуры COM_INI

    STRUCT

    unsigned char speed;                                 //Скорость  бит/с

    115200 = 0,

    57600 = 1,

    38400=2,

    28800=3,

    19200=4,

    14400=5,

    9600=6,

    4800=7,

    2400=8,

    1200=9

    unsigned char parity;                                //Четность

    EVEN = 0,

    ODD=1,

    SPACE=2,

    MARK=3,

    NO_PARITY=4,

    MULTY_DROP = 6

    unsigned char bit_lenght;                            // Биты данных

    BITS_5=0,

    BITS_6=1,

    BITS_7=2,

    BITS_8=3

    unsigned char stop_lenght;                           //Бит стоп

    STOP_1=0,

    STOP_1_5=1,

    STOP_2=2

    Остальные поля структуры не используются т.к. изменение параметров возможно только для последовательных портов (не Ethernet)

     

    P.S. Всегда самые свежие цветы, самые красивые букеты, доставка цветов по москве бесплатно и очень приятные цены! Закажите цветы для своих любимых, друзей и коллег прямо сейчас…

      Удаленный опрос и управление ПЧВ с помощью ПЛК-150 (часть 1)

      Показаны основные приемы работы по удаленному управлению ПЧВ с использованием командного слова, а также считывания основных параметров прибора по интерфейсу RS-485 для использования в программе управления или архивации.
      Данное руководство написано для контроллеров с версией прошивки не менее 2-01-8. Если используемый вами ПЛК ОВЕН имеет более раннюю версию, для корректной работы вам необходимо сменить прошивку на 2-01-8.

      Настройки интерфейса связи RS-485 на ОВЕН ПЧВ

      Для определения параметров связи на частотном преобразователе ОВЕН ПЧВ используется группа параметров 8. Основные настройки параметров этой группы, которые должны быть произведены, показаны ниже.

      Общие настройки. Группа параметров для конфигурирования общих настроек связи.
      8-01 0 — 2
      [0] Место управления:
      0 – цифровое управление и командное слово.
      1 – только цифровой: использование цифрового входа в качестве управляющего.
      2 – только командное слово.

      8-02 0; 1
      [1] Источник командного слова:
      0 – нет: функция не активна;
      1 – RS485: источник командного слова управления создается через порт последовательной связи RS485.
      Настройки порта. Параметры для конфигурирования порта ПЧВ
      8-30 0; 2
      [0] Протокол: используемый протокол; изменение протокола не вступает в силу до отключения ПЧВ:
      0 – не используется;
      2 – Modbus.
      8-31 1 – 126;
      [1] Адрес для шины.
      [1 — 126] – диапазон адреса шины ПЧВ;

      8-32 0 – 4 [2] Задает скорость передачи данных порта (бод).
      Значение выбирается из вариантов:
       «0» – 2400;
       «1» – 4800;
      «2» – 9600 (по умолчанию);
       «3» – 19200;
       «4» – 38400.
      8-33 0 – 3 [0] Задает контроль четности данных. Значение выбирается из вариантов:
       «0» – контроль четности отсутствует (по умолчанию);
       «1» – проверка на нечетность;
      «2» – контроль четности отсутствует, 1 стоповый бит;
       «3» – контроль четности отсутствует, 2 стоповых бита.
      8-35 1-500
      [10] Минимальная задержка реакции (миллисекунды): минимальная задержка между получением запроса и передачей ответа.
      8-36 0,010 — 10,00
      [5,0] Максимальная задержка реакции (секунды): максимально допустимая задержка между передачей запроса и получением ответа. Превышение времени этой задержки приводит к таймауту командного слова.

      Использованные в проекте настройки связи выделены в тексте цветом (адрес ПЧВ -1, 9600 б/с, контроль четности отсутствует, 1 стоповый бит). Их нужно придерживаться при создании проекта для ПЛК.

      Физический уровень (Layer 1) для PROFIBUS PA

      В PROFIBUS-PA используется передающая техника по IEC 1158-2. Эта техника позволяет достигнуть электробезопасности и питания полевых приборов прямо через шину. Для передачи данных используется бит-синхронизированный, с манчестерским кодом протокол передачи без постоянной составляющей (обозначается также как H1). При передаче данных с помощью манчестерского кода бинарный .0. передается как смена фронта с 0 на 1, а бинарная .1. . как смена фронта с 1 на 0. Данные передаются с помощью модуляции +/-9mA основного тока шинной системы IB (рис.1).

      Рис. 1 Передача данных в PROFIBUS-PA с помощью модуляции тока (Манчестерский код II)


      Скорость передачи составляет 31,25 кбит/c. В качестве среды передачи используется витой экранированный или неэкранированный провод. Шина  состоит из сегментов, к которым подключены участники, сегменты замкнуты на RC-цепочки. К сегменту шины PA может быть подключено максимум 32 участника. Максимальная длина сегмента сильно зависит от применяемого источника питания, типа провода и потребления тока подключенными участниками.

      Шинный провод

      В качестве среды передачи для PROFIBUS-PA применяется 2-жильный кабель, технические данные которого не установлены/не нормированы. Свойства типов кабелей определяют максимальную длину шины, число подключаемых участников и чувствительность к электромагнитным шумам. На основании этого установлены для стандартных типов кабелей электрические и механические свойства.

      В DIN 61158-2 предложены для применения стандартные кабели для PROFIBUS PA, называемые типами A.D.

      Табл. 1. Предлагаемые типы кабеля для PROFIBUS-PA

      Тип А (основной) Тип B Тип C Тип D
      Структура кабеля Витой, двухжильный, экранированный Одна или несколько витых пар, экранир. Несколько витых пар, неэкранир. Несколько невитых пар, неэкранир.
      Площадь сечения (номинальная) 0,8 мм2 (AWG18) 0,32 мм2 (AWG22) 0,13 мм2 (AWG26) 1,26 мм2 (AWG16)
      Погонное сопротивление (пост. ток) 44 Ω/km 112 Ω/km 264 Ω/km 40 Ω/km
      Волновое сопротивление при 31,25 kHz 100Ω±20% 100Ω±30%
      Затухание при 39 kHz 3dB/km 5dB/km 8dB/km 8dB/km
      Емкостное рассогласование 2nF/km 2nF/km
      Групповое время запаздывания (7,9.39 kHz) 1,7μs/km
      Cтепень экранирования 90%
      Рекомендуемая длина сети, включая ¼- волновые согласующие шлейфы 1900 m 1200 m 400 m 200 m

       

      Витая пара

      Кабель из витой (скрученной пары) пары является на сегодняшний день стандартом для ЛВС. По сравнению с коаксиальным кабелем он проще в прокладке, подходит для большого количества различных предметных областей и обеспечивает намного лучшую производительность. Однако, вероятно, самым большим преимуществом витой пары является то, что она уже используется бесчисленным количеством телефонных систем по всему миру. Это означает, что огромное число подрядчиков хорошо знакомы с процедурой монтажа такой проводки, и в новых зданиях разводка кабеля для ЛВС может осуществляться одновременно с прокладкой телефонного кабеля.

      В отличие от коаксиального кабеля, который имеет только один проводник, переносящий сигнал, и «землю», кабели на основе витой пары (ТР, twisted pair),применяемые в структурированных кабельных сетях, имеют до четырех пар изолированных медных проводов в одной металлической оплетке или без нее (различают неэкранированный [UTP] и экранированный [STP] кабели). Каждая пара проводов для защиты от переходного затухания, вызванного электромагнитными помехами от соседних пар и внешних источников, скручивается с различным шагом — количеством витков на дюйм.

      Кабель «Twisted Pair» — «Витая пара», состоит из «пар» проводов, закрученных вокруг друг друга и одновременно закрученных вокруг других пар, в пределах одной оболочки. Каждая пара состоит из провода, именуемого «Ring» и провода «Tip». (Названия произошли из телефонии). Каждая пара в оболочке имеет свой номер, таким образом, каждый провод можно идентифицировать как Ring1, Tip1, Ring2, Tip2, и т.д. Дополнительно к нумерации проводов каждая пара имеет свою уникальную цветовую схему:

      Синий / белый с синей полосой для 1-ой пары;

      Оранжевый / белый с оранжевой полосой — для 2-й;

      Зеленый / белый с зеленой полосой — для 3-й;

      Коричневый / белый с коричневой полосой — для 4-й.

      И так далее до 25 пар. Для каждой пары проводов Ring-пpовод окрашен в основной цвет с полосками дополнительного, а Tip-пpовод — наоборот. Например, для пары 1 Ring1-пpовод будет синий с белыми полосками, а Tip1-провод — белый с синими полосками. На практике, когда количество пар невелико (4 пары), часто не применяется окраска основного провода полосками цвета дополнительного. В этом случае провода имеют цвет в парах: Синий и белый с синими полосками Оранжевый и белый с оранжевыми полосками Зеленый и белый с зелеными полосками Коричневый и белый с коричневыми полосками. Для обозначения диаметра провода часто применяется американская мера — AWG (American Wire Gauge) (gauge-калибр, диаметр). Нормальный провод для использования в 10Base-T соответствует 22 или 24 AWG. Причем чем меньше диаметр провода, тем больше эта величина. Согласно стандартам, провод делится на несколько категорий по своей «пропускной способности».

      Витая пара

      Обычно на проводе написано, к какой категории он относится. Например: » …CATEGORY 5 UTP…» Международный стандарт ISO/IEC 11801 — эквивалентен EIA/TIA-568.

      Неэкранированная витая пара (UTP)

      Внешняя оболочка кабеля «витая пара» может быть либо сравнительно тонкой, как у неэкранированной витой пары (UTP, unshielded twisted-pair), либо толстой, как в экранированной витой паре (STP, shielded twisted-pair).

      Из этих двух типов кабеля более часто используется UTP. Большинство офисных сетей Ethernet построены на UTP. Кабель UTP использует медные проводники диаметром 22 или 24 по шкале AWG с характеристическим импедансом 100 Ом. Оболочка может быть пленумной и непленумной. Помимо основных спецификаций, стандарт TIA/EIA-Т568-А определяет уровни производительности для кабеля UTP, согласно которым кабель разделяется на пять категорий. Чем выше категория кабеля, тем более эффективно он может передавать данные. Основное отличие между категориями кабеля заключается в количестве витков каждой пары проводов. В табл. перечислены категории, определенные в стандарте T568-А, их скоростные характеристики и области применения.

      Кабель категории 3 традиционно используется в телефонии, также он пригоден для сетей Ethernet 10BaseT, которые функционируют на скорости 10 Мбит/с. Категория 3 не подходит для полосы пропускания 100 Мбит/с сети Fast Ethernet, исключая случай 100BaseT4, который специально разработан в расчете на кабель этой категории. Только 100BaseT4 (а также крайне малоуспешный протокол 100VG-AnyLAN) могут работать с этим кабелем, так как они задействуют все четыре пары проводов для передачи данных, в то время как стандартные технологии применяют только две пары.

      Кабель категории 4 обеспечивает незначительное увеличение производительности по сравнению с категорией 3, и одно время поддерживался сетями Token Ring.

      Большинство современных UTP-сетей построены на кабеле категории 5, так как он обеспечивает значительный прирост быстродействия и поддерживает передачу с частотой до 100 МГц. Даже если на настоящий момент сеть использует 10BaseT, большинство администраторов предпочитают кабель категории 5, предвидя будущий переход на Fast Ethernet или другую высокоскоростную технологию.

      Хотя деление на категории TIA/EIA относится в основном только к кабелю, другие сетевые компоненты, относящиеся к сетевой среде передачи данных, также разбиваются на категории. Для создания кабельной системы, полностью совместимой с категорией 5, требуется, чтобы все коннекторы, настенные розетки, коммутационные панели и другие компоненты также соответствовали категории 5.

      В то время как кабель категории 5 успешно используется в сетях с пропускной способностью 100 Мбит/с, таких как Fast Ethernet, технология продолжает развиваться. И сегодня доступны устройства для Gigabit Ethernet, обеспечивающего пропускную способность 1 Гбит/с (1000 Мбит/с). Чтобы приспособиться к этим ультравысоким скоростям, классификация кабеля UTP также продолжает расширяться. Однако процесс разработки и принятия стандартов TIA/EIA медленнее (намного), чем темпы развития технологии, в результате чего на рынке присутствуют виды кабеля, выходящие за границы самой высокой из действующих на сегодня категорий — категории 5. Их статус еще не определен официальными стандартами.

      Компания Anixter, Inc., играющая видную роль в развитии стандартов TIA/EIA, разработала свою собственную классификацию кабеля. В ней кабель, в противоположность категориям, разбивается на уровни (levels). Level 5 удваивает полосу частот, определенную категорией 5, до 200 МГц, чтобы соответствовать международному стандарту ISO 11801. Кабели этого уровня обеспечивают пропускную способность до 1,2 Гбит/с, что позволяет использовать их для передачи информации в сетях Gigabit Ethernet. Оборудование, поддерживающее этот стандарт, ныне называется усовершенствованной категорией 5 (Category 5 Enhanced или Category 5Е). Помимо указанного существуют и другие названия. Levelб увеличивает ширину полосы частот до350 МГц, а Level 7 — до 400 МГц. TIA/EIA также работает над расширением стандарта, которое, по всей видимости, не будет соответствовать уровням Anixter. Усовершенствованная категория 5 включает проверку на перекрестные наводки, для которых чаще используется термин «переходное затухание», а именно переходное затухание на ближнем конце (NEXT, near-end crosstalk), переходное затухание на дальнем конце (FEXT, far-end crosstalk) и потери на отражение («обратное затухание) сигнала (RL, return loss). Категория б введена, чтобы удвоить полосу частот категории 5 до 200 МГц, а категория 7 (стандарт которой находится еще только на ранних стадиях разработки) — до 750 МГц. На настоящий момент оборудование, соответствующее этим спецификациям, еще не производится.

      Экранированная витая пара (STP)

      STP — это кабель с сопротивлением переменному электрическому току 150 Ом, поддерживающий дополнительное экранирование, которое защищает сигналы от электромагнитных помех (EMI), вызываемых электрическими двигателями, электропроводкой и другими источниками. Изначально применяемый в сетях Token Ring, STP также предназначен для прокладки в тех местах, где кабель UTP не может обеспечить достаточной помехозащищенности.

      Экранирование в кабеле STP — не просто дополнительный слой изоляции, как полагают многие. Напротив, провода внутри кабеля заключены в металлическую оплетку, которая имеет такую же проводимость, как и медные провода. Когда эта оплетка правильно заземлена, она, как антенна, преобразует окружающие шумы в электрический ток. Этот ток наводит равные по значению и обратные по направлению токи в витых парах. Противоположно направленные токи нейтрализуют друг друга, в результате помехи не воздействуют на сигнал, передаваемый по проводам. Баланс между противоположно направленными токами очень важен. Если токи не совпадают полностью, то суммарный ток может быть интерпретирован как шум и сможет повлиять на качество сигнала, передаваемого по кабелю. Чтобы токи были сбалансированы, соединение, взятое в целом, должно быть экранировано и правильно заземлено. Это условие означает, что все компоненты, вовлеченные в соединение, такие как коннекторы и настенные розетки, должны быть также экранированы. Также жизненно важно, чтобы кабель был проложен правильно, то есть, как следует заземлен, и экранирование было без разрывов и повреждений.

      Защита от электромагнитных помех в кабеле STP может осуществляться экранами двух типов: фольгой или металлической сеткой. Металлическая сетка — более эффективный экран, но она увеличивает вес, диаметр и стоимость кабеля. Кабель, экранированный фольгой, иногда называется загороженной витой парой(ScTP, sctrrnrd twisted-pair) или фольгтрованной витой парой (FTP, foil twisted-pair). Он тоньше, легче и дешевле, но вместе с тем менее эффективен, и его легче повредить. В обоих случаях процесс монтажа STP сложнее по сравнению с UTP, так как надо стараться не перегнуть кабель слишком сильно, чтобы избежать повреждения экрана. Кабель также может быть подвержен повышенному затуханию и другим проблемам из-за того, что эффективность экранирования сильно зависит от множества факторов, включая материал и толщину экрана, тип и местоположение источника EMI, способ заземления Классификация кабелей STP была определена IBM в ходе разработки протокола Token Ring. Согласно стандарту кабель STP делится на несколько типов:

      Туре 1А. Две пары проводов 22 AWG, каждая из которых завернута в фольгу, с экранирующим слоем (фольги или металлической сетки) вокруг обеих пар и внешней защитной оболочкой из поливинилхлорида (PVC) или тефлона.

      Туре 2А. Две пары проводов 22AWG, по отдельности завернутых в фольгу, с экранирующим слоем (фольги или металлической сетки) вокруг обеих пар плюс четыре дополнительные пары проводов 26 AWG для передачи речи. Все это внутри поливинилхлоридной или тефлоновой оболочки.

      Туре 6А. Две витые пары 22 AWG с экраном из фольги или сетки вокруг обеих пар и внешней изоляцией РЧС или в пленумном исполнении (тефлона).

      Туре 9А. Две витые пары 26 AWG с экраном из фольги или сетки вокруг обеих пар и внешней PVC или тефлоновой оболочкой.

      Стандарт TIA/EIA-Т568-А признает только два типа кабеля STP из этого списка: Туре 1А, применяемый для магистралей и горизонтальной кабельной разводки, и Туре 6А для коммутационных кабелей.

      Сети Token Ring на базе STP используют большие, запатентованные коннекторы IDC (IBM Data Connector).

      Однако, в связи с отсутствием кабеля в бухтах и сложностью процесса прокладки большинство современных сетей Token Ring применяют совместно с ними стандартный кабель UTP из четырех пар вместо STP.