Sobre as diferenças entre os métodos de transmissão de sinais dos instrumentos e os cabos, quais são as distinções dos cabos correspondentes aos protocolos RS485 RTU e AI HART?

Muito profissional. Já usei, mas nunca estudei a fundo. Também quero saber mais sobre isso

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Se a distância de comunicação não for grande, um cabo de controle com blindagem comum é suficiente.

Não quero saber a distância exata, 300 metros?

O AI de que você fala é do tipo de placa ou o quê?

Pergunta: 1. Qual é a diferença entre os dois tipos de cabos? Um é um cabo de comunicação de dados em série, e o outro é um cabo para transmissão de sinais híbridos analógico-digital de 4-20mA. 2. Qual sinal consegue se transmitir por uma distância maior? O par trançado, sem repetidores, pode ser utilizado por até 100 metros; já os cabos de cobre retardantes de chama podem ser usados por mais de 1000 metros. 3. Por que o RS485 não pode usar o cabo do AI, conectando-se diretamente à caixa de conexões intermediária do AI? É preciso levar em consideração o problema da impedância, não é? 4. Como é feita a conversão do sinal RS 485 (de valor analógico para valor digital)? A transmissão em si é de sinais digitais. 5. Como o RS485 consegue transmitir vários conjuntos de dados por meio de dois cabos? (Semelhante a um barramento) O RS485 é um barramento serial. Já o AI HART é testado usando o Hart475. Então, qual instrumento é usado para testar o RS485? Se o barramento RS485 conectar dois dispositivos, os próprios dispositivos podem detectar isso.

1. Que tipo de cabo de comunicação deve ser utilizado no barramento 485? Deve-se usar o par trançado blindado, que é o padrão internacionalmente aceito. O modelo de par trançado blindado que recomendamos é o RVSP2*0,5 (par trançado blindado com dois fios, sendo que cada fio é composto por 16 filamentos de 0,2 mm de diâmetro). O uso de par trançado blindado ajuda a reduzir e eliminar a capacitância distribuída que se forma entre os dois fios de comunicação 485, bem como as interferências em modo comum provenientes do ambiente ao redor dos fios de comunicação. A maioria das empresas de engenharia costuma usar cabos de rede categoria 5 ou categoria 5e como linhas de comunicação para o protocolo 485, o que é um erro. Isso ocorre porque: <BR>(1) Os cabos de rede comuns não possuem camada de blindagem, o que impede a prevenção de interferências do tipo comum. (2) O cabo de rede tem apenas 0,2 mm² de seção transversal; seu diâmetro é muito pequeno, o que faz com que a distância de transmissão diminua e o número de dispositivos que podem ser conectados também diminui. (3) O cabo de rede é feito de fio de cobre simples, sendo mais propenso a quebrar em comparação com cabos multifios. 2. Por que é necessário fazer a conexão à terra? O transmissor/receptor 485 só consegue funcionar corretamente quando a tensão de modo comum está dentro dos limites especificados, de -7V a +12V. Se ultrapassar esse limite, isso afetará a comunicação; em casos graves, pode danificar a interface de comunicação. A interferência em modo comum aumenta a tensão em modo comum mencionada acima. Uma das maneiras eficazes de eliminar as interferências em modo comum é usar a camada de blindagem do cabo de comunicação 485 como terra, conectando assim os dispositivos da rede, como máquinas e computadores, à terra, por meio de um ponto de conexão confiável. 4. Como devem ser feitos os cabos de comunicação 485? As linhas de comunicação devem ser mantidas o mais longe possível das linhas de alta tensão. Elas não devem ser colocadas paralelamente às linhas de alimentação, nem devem ser amarradas juntas. 5. Por que o barramento 485 utiliza uma estrutura em “mão dada”, e não uma estrutura em estrela? A estrutura em forma de estrela gera sinais de reflexão, o que afeta a comunicação 485. O comprimento dos cabos que levam o barramento até cada dispositivo terminal deve ser o mais curto possível; geralmente, não deve exceder 5 metros. Se os ramais não estiverem conectados a um terminal, haverá sinais de reflexão, o que causa interferência significativa na comunicação; portanto, eles devem ser removidos. 6. É possível haver conexões entre dispositivos na placa de barramento 485? No mesmo sistema de rede, use o mesmo tipo de cabo e minimize os pontos de conexão nas linhas. Certifique-se de que a solda nas conexões esteja bem feita e que elas estejam bem envolvidas, para evitar solturas e oxidação. Garantir um único canal de sinal contínuo como barramento. 7. O que são interferência em modo comum e interferência em modo diferencial? Como eliminar as interferências nas linhas de comunicação? A linha de comunicação 485 é composta por dois fios trançados. Ela transmite sinais por meio da diferença de tensão entre esses dois fios, e por isso é chamada de transmissão por tensão diferencial. A interferência em modo diferencial é transmitida entre duas linhas de sinal e pertence à categoria de interferências simétricas. O método para eliminar as interferências do tipo diferencial é adicionar uma resistência de compensação no circuito, utilizando fios trançados ； A interferência em modo comum é transmitida entre o cabo de sinal e a terra, sendo um tipo de interferência assimétrica. Os métodos para eliminar as interferências de modo comum incluem: (1) usar fios trançados blindados e garantir uma boa conexão à terra; (2) em locais onde há campos elétricos intensos, é necessário utilizar tubos galvanizados como proteção adicional; (3) ao fazer o cabeamento, manter distância das linhas de alta tensão, e nunca conectar as linhas de alimentação de alta tensão às linhas de sinal; (4) não compartilhar a mesma fonte de energia com fechaduras eletrônicas; (5) usar fontes de alimentação reguladas linearmente ou fontes de alimentação de alta qualidade (com nível de interferência inferior a 50 mV). Em quais situações é necessário adicionar resistências de terminação na placa de barramento 485? Em geral, não é necessário adicionar resistências de terminação. Elas só precisam ser adicionadas nas extremidades da comunicação 485, quando a distância de comunicação ultrapassa 100 metros. 9. Como aumentar a distância de comunicação do 485? Uma das especificações da rede 485 é um comprimento de 1,2 quilômetros, com 32 nós. Se for ultrapassado esse limite, é necessário utilizar um repetidor 485 ou um hub 485 para aumentar a distância da rede ou o número de nodes. 　　Com o uso de repetidores 485 ou hubs 485, é possível dividir uma rede 485 de grande porte em vários segmentos de rede. Um repetidor 485 ou um hub 485 funciona como uma “ponte” que conecta os diferentes segmentos de rede 485. Claro, cada segmento de rede ainda segue a norma 485 mencionada acima, ou seja, um comprimento de 1,2 quilômetros e 32 nós. 　　 Ilustração da utilização de repetidores 485 para aumentar a distância da rede: Os repetidores 485 são usados para resolver o problema das ramificações na rede 485, como mostrado na ilustração. Os concentradores 485 permitem a criação de redes 485 em formato estrela. O concentrador 485 é uma extensão do conceito de repetidor 485; ele não só resolve o problema das múltiplas ramificações, mas também resolve o problema da isolamento entre os diferentes segmentos da rede. Dessa forma, se algum segmento da rede apresentar problemas (como curtos-circuitos), isso não afetará os outros segmentos. Isso aumenta significativamente a segurança e a estabilidade das redes de grande porte. Podemos entender as vantagens das redes com topologia em estrela ao observarmos a evolução das redes locais, da topologia em barramento para a topologia em estrela. Da mesma forma, uma rede 485 em formato estrela, utilizando hubs 485, também será uma direção no desenvolvimento das redes 485. Utilização do protocolo de comunicação RS-485 para realizar comunicação entre vários pontos entre um PC e um microcontrolador. Autores: Liu Tao, Ma Jixun, Lian Haitao. Fonte: Internet. Número de visualizações: 910. Data de atualização: 1/2/2007. Resumo: É apresentado o chip de interface RS-485 MAX485. Com a utilização deste chip, é possível realizar facilmente comunicação serial entre um PC e um microcontrolador. Além disso, são dados exemplos de como realizar comunicação entre vários pontos entre um PC e um microcontrolador. Palavras-chave: Comunicação serial RS-485, comunicação em vários pontos. Com a ampla utilização de sistemas de coleta de dados, os sistemas compostos por microcontroladores, como instrumentos e dispositivos inteligentes, precisam trocar dados com computadores para possibilitar a comunicação entre eles. Isso permite que as vantagens da complementaridade entre o computador e o microcontrolador, bem como o compartilhamento de recursos, sejam plenamente aproveitadas. O protocolo RS-232, que era amplamente utilizado no passado, já não atende, em grande medida, às exigências de projeto, devido a desvantagens como baixa velocidade de transmissão, curta distância de transmissão e sinais facilmente afetados por interferências externas. Este artigo apresenta um chip de interface RS-485 de desempenho superior, bem como maneiras de utilizar esse chip para realizar comunicação remota entre microcontroladores e computadores. Além disso, discute-se como expandir suas funcionalidades, de modo a permitir que o computador gerencie arrays de microcontroladores. ? 1 Introdução ao protocolo RS‑485 e apresentação do chip MAX485? Devido às diversas desvantagens do RS‑232, foi desenvolvido um novo padrão de interface de comunicação serial, o RS‑449; correspondendo a ele, existe o padrão elétrico RS‑485. RS-485 é um padrão de comunicação multiponto, desenvolvido pela Associação da Indústria Elétrica dos EUA (EIA), que utiliza cabos par trançado balanceado como meio de transmissão. Ele utiliza sinais diferenciais para a transmissão ； A distância máxima de transmissão pode chegar a 1,2 km ； É possível conectar até 32 drivers e transceptores ； A sensibilidade mínima do receptor pode chegar a ±200 mV ； A taxa de transmissão máxima pode atingir 2,5 Mb/s. Portanto, pode-se concluir que o protocolo RS-485 foi desenvolvido especificamente para comunicações a longa distância, com alta sensibilidade e entre vários pontos. O chip de interface MAX485 é um chip RS-485 da empresa Ma*m. Funciona com uma única fonte de alimentação de 5 V, com corrente nominal de 300 μA, e utiliza comunicação em modo semiduplex. Ele tem a função de converter o nível TTL em nível RS-485. O diagrama da estrutura dos pinos é mostrado na Figura 1. Como pode ser visto na figura, a estrutura e os pinos do chip MAX485 são muito simples; ele possui um driver e um receptor em seu interior. Os terminais RO e DI são, respectivamente, a saída do receptor e a entrada do driver. Ao se conectar ao microcontrolador, basta conectá-los aos terminais RXD e TXD do microcontrolador, respectivamente ； /Os terminais RE e DE são, respectivamente, os terminais de ativação para recepção e transmissão. Quando /RE tem valor lógico 0, o dispositivo está em modo de recepção ； Quando DE está em 1 lógico, o dispositivo está em modo de transmissão. Como o MAX485 opera em modo semiduplex, basta usar um único pino do microcontrolador para controlar esses dois pinos ； Os terminais A e B são, respectivamente, os terminais de sinal diferencial para recepção e transmissão. Quando o nível elétrico do pino A é maior que o do pino B, isso indica que os dados transmitidos são 1 ； Quando o nível de A é inferior ao de B, isso indica que os dados enviados são 0. A conexão com o microcontrolador é muito simples. É necessário apenas um sinal para controlar a recepção e o envio do MAX485. Ao mesmo tempo, adicione uma resistência de acoplamento entre os terminais A e B; geralmente, pode-se usar uma resistência de 100Ω. ? 2. Como realizar comunicação em vários pontos entre um PC e o microcontrolador 8031? Para estabelecer comunicação entre o microcontrolador 8031 e o PC, é necessário usar chips de conversão de nível, pois a saída do microcontrolador é no nível TTL; portanto, é preciso realizar a conversão de nível para que haja compatibilidade com o PC. Neste texto, é utilizado o protocolo RS-485; portanto, o microcontrolador precisa ter uma interface RS-485 ； Já no lado do PC, são utilizadas interfaces de conversão de nível RS-232 e RS-485. Neste artigo, é utilizada a interface de conversão de níveis da empresa Wuhan Xinte Electronics. Essa interface é fácil de usar, não requer fonte de alimentação externa, permite uma taxa de transmissão de dados de até 10 Mb/s, e não necessita de nenhuma inicialização ou modificação por meio de software. Além disso, para implementar comunicação em vários pontos, é necessário conhecer a capacidade de acionamento do dispositivo. Quando a capacidade de acionamento do dispositivo é suficiente, podemos adicionar os nós necessários conforme a demanda. O exemplo apresentado neste texto é o uso de um PC para controlar o funcionamento de 64 microcontroladores, por meio de comunicação em vários pontos. Ao enviar palavras de controle e palavras de modo de operação para o microcontrolador correspondente, faz-se com que ele execute as operações adequadas. Após receber os dados, o microcontrolador realiza a coleta deles. Ele aguarda que o PC envie novas instruções, para então enviar os dados coletados de volta ao PC. O PC, por sua vez, analisa e processa esses dados. Os programas para computadores PC podem ser escritos em qualquer linguagem orientada a objetos avançada disponível no Windows. Isso é mais simples do que usar interrupções de porta serial no DOS. O aplicativo transfere o controle para o driver da porta serial; as interrupções de recebimento e envio são totalmente controladas pelo driver da porta serial, o que reduz muitos dos problemas durante a criação do programa. Neste programa, foi utilizado o controle de comunicação serial Spcomm do Delphi para essa finalidade. A configuração dos parâmetros pode ser feita automaticamente. O microcontrolador opera no modo de interrupções e é programado em linguagem assembly. A taxa de comunicação é de 1,2 kb/s. Como é necessário comunicar-se com o PC, utiliza-se um cristal de 11,0592 MHz, para garantir que a taxa de comunicação seja exatamente a mesma do PC, evitando erros de transmissão e recepção devido às diferenças na taxa de comunicação. Para compatibilizar com o modo de operação em múltiplos dispositivos, foi escolhido o modo de operação 3. O fluxo de comunicação do microcontrolador é mostrado na Figura 3. A seguir, são apresentados o programa de comunicação desenvolvido em Delphi, bem como os programas de recebimento e envio do microcontrolador. ? Subprograma de inicialização do microcontrolador: ? Subprograma de recebimento de dados pelo microcontrolador: ? REPT: CLRRI? MOVA, SBUF? MOV@R0, A? RET? Durante a elaboração do programa, para garantir a correção na recepção e envio de dados, foi adicionado um programa de verificação CRC. Além disso, os dados enviados pelo PC ao microcontrolador estão em formato ASCII; esses dados também precisam passar por uma transformação simples, o que não foi detalhado aqui. A comunicação serial por meio do protocolo RS-485 permite uma transmissão rápida e estável de dados a longas distâncias. Certamente, será utilizado cada vez mais no controle industrial atual e futuro, bem como em outras áreas. ? Referências? 1 Wu Zifang, Yu Hesong. Sistemas de controle por microcomputador e suas aplicações. Xi’an: Editora da Universidade de Transporte de Xi’an, 1998. 2 Informações sobre os produtos da Ma*m. 3 Li Chaoqing (org.). Técnicas de comunicação de dados entre PCs e microcontroladores. Pequim: Editora da Universidade Aeronáutica e Espacial de Pequim, 1999. 4 Noções básicas de comunicação 1. Que tipo de cabo de comunicação deve ser utilizado para o barramento 485? Quantos dispositivos podem ser conectados a um mesmo barramento? É necessário utilizar par trançado blindado RVSP. As especificações do par trançado blindado utilizado dependem da distância em relação ao cabo de comunicação 485 e do número de dispositivos conectados, conforme mostrado na tabela a seguir. O uso de par trançado blindado ajuda a reduzir e eliminar a capacitância distribuída que se forma entre os dois fios de comunicação 485, bem como as interferências em modo comum provenientes do ambiente ao redor dos fios de comunicação. Distância de comunicação, número de dispositivos, especificações do cabo de comunicação: 1–400 m: 1 a 32 dispositivos; espessura do cabo: 0,5 mm². 400–800 m: 1 a 16 dispositivos; espessura do cabo: 0,5 mm². 400–800 m: 17 a 32 dispositivos; espessura do cabo: 0,75 mm². 800–1200 m: 1 a 8 dispositivos; espessura do cabo: 0,5 mm². 800–1200 m: 9 a 21 dispositivos; espessura do cabo: 0,75 mm². 800–1200 m: 22 a 32 dispositivos; espessura do cabo: 1,0 mm². Geralmente, as empresas de engenharia utilizam cabos de rede da categoria 5 ou superior para comunicações 485. Isso é um erro. Isso se deve a: (1) os cabos de rede comuns não possuem camada de blindagem, o que impede a ocorrência de interferências do tipo comum. (2) O cabo de rede tem apenas 0,2 mm² de seção transversal; seu diâmetro é muito pequeno, o que faz com que a distância de transmissão diminua e o número de dispositivos que podem ser conectados também diminui. (3) O cabo de rede é feito de fio de cobre simples, sendo mais propenso a quebrar em comparação com cabos multifios. 2. Por que é necessário fazer a conexão à terra? O transmissor/receptor 485 só consegue funcionar corretamente quando a tensão de modo comum está dentro dos limites especificados, de -7V a +12V. Se ultrapassar esse limite, isso afetará a comunicação; em casos graves, pode danificar a interface de comunicação. A interferência em modo comum aumenta a tensão em modo comum mencionada acima. Uma das maneiras eficazes de eliminar as interferências em modo comum é utilizar a camada de blindagem do cabo de comunicação 485 como terra, conectando assim os dispositivos da rede, como máquinas e computadores, à terra, por meio de um ponto de conexão confiável. A fechadura eletrônica e o controlador/leitor de cartões podem ser alimentados pela mesma fonte de energia? Não é possível. Quando o trinco eletrônico não funciona, a tensão de ondulação do SKPS é de apenas 40-50 mV ； Assim que há movimento, ou seja, quando o trinco eletrônico abre ou fecha a porta, a tensão de ondulação aumenta para 100mV-300mV. Essa ondulação entra no controlador e no leitor de cartões por meio do fio terra, causando aquecimento nos chips de comunicação e no CPU. Isso leva a uma comunicação instável; em casos graves, os chips podem até ser destruídos. Além disso, nos instantes em que a energia é desligada ou ligada no fechadura eletrônica, as bobinas presentes nela se carregam e descarregam, gerando um pulso de até 850mA. Se não houver diodos em paralelo nas extremidades da fechadura eletrônica, esse sinal de ondulação também será transmitido para o controlador e para o leitor de cartões. A empresa Ximark recomenda que um controlador compartilhe a mesma fonte de alimentação SKPS com todos os leitores de cartões conectados a ele ； Cada fechadura eletrônica sob esse controlador utiliza uma fonte de alimentação SKPS separada. 4. Como devem ser feitos os cabos de comunicação 485? As linhas de comunicação devem ser mantidas o mais longe possível das linhas de alta tensão. Elas não devem ser colocadas paralelamente às linhas de alimentação, nem devem ser amarradas juntas. 5. Por que o barramento 485 utiliza uma estrutura em “mão dada”, e não uma estrutura em estrela? A estrutura em forma de estrela gera sinais de reflexão, o que afeta a comunicação 485. O comprimento dos cabos que levam o barramento até cada dispositivo terminal deve ser o mais curto possível; geralmente, não deve exceder 5 metros. Se os ramais não estiverem conectados a um terminal, haverá sinais de reflexão, o que causa interferência significativa na comunicação; portanto, eles devem ser removidos. No sistema de controle de acesso da Ximake, o barramento 485 é utilizado em dois locais. Um é o computador conectado ao controlador abaixo, e o outro é o controlador conectado ao leitor de cartões 485 abaixo. 6. É possível haver conexões entre dispositivos na placa de barramento 485? No mesmo sistema de rede, use o mesmo tipo de cabo e minimize os pontos de conexão nas linhas. Certifique-se de que a solda nas conexões esteja bem feita e que elas estejam bem envolvidas, para evitar solturas e oxidação. Garantir um único canal de sinal contínuo como barramento. 7. O que são interferência em modo comum e interferência em modo diferencial? Como eliminar as interferências nas linhas de comunicação? A linha de comunicação 485 é composta por dois fios trançados. Ela transmite sinais por meio da diferença de tensão entre esses dois fios, e por isso é chamada de transmissão por tensão diferencial. A interferência em modo diferencial é transmitida entre duas linhas de sinal e pertence à categoria de interferências simétricas. O método para eliminar as interferências do tipo diferencial é adicionar uma resistência de compensação no circuito, utilizando fios trançados ； A interferência em modo comum é transmitida entre o cabo de sinal e a terra, sendo um tipo de interferência assimétrica. Os métodos para eliminar as interferências de modo comum incluem: (1) usar fios trançados blindados e garantir um bom aterramento; (2) em locais onde há campos elétricos intensos, é necessário utilizar tubos galvanizados como proteção adicional; (3) ao fazer o cablagem, manter distância das linhas de alta tensão, e nunca conectar os fios de alimentação de alta tensão aos fios de sinal; (4) não compartilhar a mesma fonte de energia com fechaduras eletrônicas; (5) utilizar fontes de alimentação lineares ou fontes de alimentação de alta qualidade (com nível de ruído inferior a 50 mV). Em quais situações é necessário adicionar resistências de terminação na placa de barramento 485? Em geral, não é necessário adicionar resistências de terminação. Elas só precisam ser adicionadas nas extremidades da comunicação 485, quando a distância de comunicação excede 300 metros. Especialmente quando há poucos dispositivos na placa de barramento 485. Quando há um grande número de dispositivos (por exemplo, mais de 22). Geralmente, não é necessário adicionar resistências de terminação, pois elas reduzem a capacidade de carga do barramento 485. Quando é necessário aumentar a resistência de terminação, basta configurar os jumpers de resistência de terminação no controlador. Se o outro lado estiver conectado a um computador, também é preciso emendar os fios marrom e branco do conversor 485. 9. Como aumentar a distância de comunicação do 485? Uma das especificações da rede 485 é um comprimento de 1,2 quilômetros, com 32 nós. Se for ultrapassado esse limite, então é necessário usar um hub 485 para aumentar a distância da rede ou o número de nodos. 　　Com o uso de um hub 485, é possível dividir uma rede 485 de grande porte em vários segmentos de rede. O hub 485 funciona como uma “ponte” que conecta os segmentos de rede 485. Claro, cada segmento de rede ainda segue a norma 485 mencionada acima, ou seja, um comprimento de 1,2 quilômetros e 32 nós. 　　 Ilustração da utilização de um hub 485 para aumentar a distância da rede: O hub 485 é utilizado para resolver o problema das ramificações na rede 485, como mostrado na ilustração. Além disso, o hub 485 permite a criação de redes 485 em formato estrela. O hub 485 representa uma extensão do conceito de repetidor 485; ele não só resolve o problema das múltiplas ramificações, mas também resolve o problema da isolamento entre os diferentes segmentos da rede. Dessa forma, se algum segmento da rede apresentar problemas (como curtos-circuitos), isso não afetará os outros segmentos. Isso aumenta significativamente a segurança e a estabilidade de redes de grande porte. Podemos entender as vantagens das redes com topologia em estrela ao observarmos a evolução das redes locais, da topologia em barramento para a topologia em estrela. Da mesma forma, uma rede 485 em formato estrela, utilizando hubs 485, também será uma direção no desenvolvimento das redes 485.

Se não houver testes com instrumentos, como você saberá se os conectores estão corretamente conectados?