¿Cuál es la diferencia entre los métodos de transmisión de señales de los instrumentos y los cables, en cuanto al protocolo RS485 RTU y el protocolo AI HART, y qué tipo de cables se utilizan para cada uno?

Muy profesional. Ya lo he usado, pero nunca lo he estudiado en profundidad. También quiero saber más al respecto

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Si la distancia de comunicación no es grande, un cable de control con blindaje normal es suficiente.

No sé cuán lejos está, ¿300 metros?

¿Te refieres a un tipo de tarjeta para IA o qué?

Pregunta: 1. ¿Cuál es la diferencia entre los dos tipos de cables? Uno es un cable de comunicación de datos en serie, y el otro es un cable para la transmisión de señales mixtas analógico-digital de 4-20 mA. 2. ¿Cuál de las señales se transmite a mayor distancia? El cable par trenzado, sin repetidores, solo puede utilizarse a una distancia de 100 metros; en cambio, los cables de cobre ignífugos suelen poder usarse a más de 1000 metros. 3. ¿Por qué no se puede utilizar un cable RS485 para conectar directamente con la caja de conexiones intermedias del sistema AI? Hay que tener en cuenta el problema de la impedancia, ¿verdad? 4. ¿Cómo se convierte la señal RS 485? (De señal analógica a señal digital) En sí, lo que se transmite son señales digitales. 5. ¿Cómo se utiliza RS485 con dos cables para transmitir múltiples conjuntos de datos? (Algo similar a un bus). RS485 es un bus serial. Para detectar y probar AI HART se utiliza Hart475; ¿entonces, qué instrumento se utiliza para probar RS485? Si se conectan dos dispositivos mediante el bus RS485, los propios dispositivos pueden detectarlo.

1. Para el bus 485, se deben utilizar cables de comunicación del tipo par trenzado blindado, que es el estándar internacionalmente aceptado. El modelo de par trenzado blindado que recomendamos es RVSP2*0.5 (par trenzado blindado de dos hilos, donde cada hilo está compuesto por 16 filamentos de 0,2 mm de diámetro). El uso de par trenzado blindado ayuda a reducir y eliminar la capacitancia distribuida que se genera entre los dos cables de comunicación 485, así como las interferencias en modo común que provienen del entorno de dichos cables. La mayoría de los proveedores de servicios de ingeniería tienden a utilizar cables de red de categoría 5 o supercategoría 5 como líneas de comunicación para el protocolo 485; esto es incorrecto. Esto se debe a que: <BR>(1) Los cables de red normales no tienen capa de blindaje, por lo que no pueden evitar las interferencias de modo común. (2) El cable de red tiene solo 0,2 mm² de sección transversal; su diámetro es demasiado pequeño, lo que reduce la distancia de transmisión y disminuye el número de dispositivos que pueden conectarse a él. (3) El cable de red es de cobre simple, por lo que es más propenso a romperse en comparación con los cables multipolares. 2. ¿Por qué es necesario conectarlo a tierra? El transmisor-receptor 485 solo puede funcionar correctamente cuando la tensión en modo común se encuentra dentro del rango establecido, que va de -7V a +12V. Si se excede este rango, se verá afectada la comunicación; en casos graves, incluso se dañará la interfaz de comunicación. La interferencia en modo común aumenta la tensión en modo común mencionada anteriormente. Una de las formas efectivas de eliminar las interferencias en modo común es utilizar la capa de aislamiento del cable de comunicación 485 como línea de tierra. De esta manera, los dispositivos que forman parte de la red, como las máquinas y las computadoras, se conectan entre sí a través de esta línea de tierra, lo que permite una conexión fiable con la tierra. 4. ¿Cómo deben ser instalados los cables de comunicación 485? Los cables de comunicación deben mantenerse lo más lejos posible de los cables de alta tensión. No deben estar paralelos a los cables de alimentación, y tampoco deben atarse entre sí. 5. ¿Por qué el bus 485 utiliza una estructura en cadena, y no una estructura en estrella? La estructura en forma de estrella genera señales de reflexión, lo que afecta la comunicación 485. La longitud de los conductores que conectan el bus con cada dispositivo terminal debe ser lo más corta posible; por lo general, no debe superar los 5 metros. Si las ramificaciones no están conectadas a un terminal, se generan señales de reflexión que causan una fuerte interferencia en la comunicación; por lo tanto, deben eliminarse. 6. ¿Pueden haber conexiones entre los dispositivos conectados a la bus 485? En el mismo sistema de red, se debe utilizar el mismo tipo de cable y reducir al mínimo los puntos de conexión en las líneas. Asegúrese de que la soldadura en los puntos de conexión sea buena y esté bien envuelta, para evitar su aflojamiento y oxidación. Se garantiza un único canal de señal continuo como bus. 7. ¿Qué son las interferencias en modo común y las interferencias en modo diferencial? ¿Cómo eliminar las interferencias en las líneas de comunicación? La línea de comunicación 485 está compuesta por dos hilos entrelazados. Los señales se transmiten a través de la diferencia de voltaje entre estos dos hilos; por eso, se denomina transmisión por voltaje diferencial. La interferencia en modo diferencial se transmite entre dos líneas de señal y pertenece a la categoría de interferencias simétricas. La forma de eliminar las interferencias de modo diferencial es añadir una resistencia de polarización al circuito, y utilizar cables trenzados ； La interferencia en modo común se transmite entre el cable de señal y la tierra, y pertenece a las interferencias asimétricas. Las formas de eliminar las interferencias en modo común incluyen: (1) utilizar cableado trenzado blindado y asegurar una buena conexión a tierra; (2) en lugares donde hay campos eléctricos intensos, es necesario utilizar tuberías galvanizadas como protección adicional; (3) al cablear, mantenerse alejado de las líneas de alta tensión, y nunca mezclar los cables de alimentación de alta tensión con los cables de señal; (4) no compartir la misma fuente de alimentación con los cerraduras electrónicas; (5) utilizar fuentes de alimentación reguladas linealmente o fuentes de alimentación de alta calidad (con una interferencia de ondulaciones inferior a 50 mV). ¿En qué situaciones es necesario añadir resistencias de terminación en el bus 485? En general, no es necesario añadir resistencias de terminación. Solo cuando la distancia de comunicación en el protocolo 485 supera los 100 metros, es preciso agregar resistencias de terminación en los extremos de la conexión 485. 9. Cómo aumentar la distancia de comunicación en 485: Una de las especificaciones de la red 485 es una longitud de 1,2 kilómetros y un máximo de 32 nodos. Si se supera este límite, es necesario utilizar repetidores 485 o concentradores 485 para ampliar la distancia de la red o el número de nodos. 　　Con la ayuda de repetidores 485 o concentradores 485, es posible dividir una red 485 grande en varios segmentos de red. Los repetidores 485 o concentradores 485 funcionan como “puentes” que conectan las diferentes secciones de la red 485. Por supuesto, cada rango de red sigue las mismas especificaciones 485 mencionadas anteriormente: una longitud de 1,2 kilómetros y 32 nodos. 　　 Ilustración de cómo utilizar los repetidores 485 para aumentar la distancia de la red: Se utilizan los repetidores 485 para resolver el problema de las ramificaciones en la red 485, como se muestra en la ilustración. Los concentradores 485 permiten crear redes 485 de tipo estrella. El concentrador 485 es una extensión del concepto de repetidor 485; no solo resuelve el problema de las múltiples ramificaciones, sino que también soluciona el problema de la aislamiento entre las diferentes secciones de la red. De esta manera, si surge un problema en una sección de la red (por ejemplo, un cortocircuito), esto no afectará a las demás secciones. Esto aumenta enormemente la seguridad y estabilidad de las redes grandes. Podemos comprender las ventajas que nos brinda una red con topología en estrella, si observamos la evolución de las redes locales, desde la topología en bus hasta la topología en estrella. De manera similar, una red 485 en topología estelar, compuesta por concentradores 485, también será una dirección de desarrollo para las redes 485. Uso del protocolo de comunicación RS-485 para lograr comunicación entre múltiples puntos entre una PC y un microcontrolador. Autores: Liu Tao, Ma Jixun, Lian Haitao. Fuente: Internet. Número de visitas: 910. Fecha de actualización: 2007-2-1. Resumen: Se presenta el chip de interfaz RS-485 MAX485. Con este chip es posible establecer fácilmente una comunicación en serie entre una PC y un microcontrolador. También se dan ejemplos de cómo lograr la comunicación entre múltiples puntos entre una PC y un microcontrolador. Palabras clave: Comunicación serial RS-485, comunicación multipunto. Con la amplia utilización de los sistemas de adquisición de datos, los sistemas compuestos por microcontroladores, como instrumentos y dispositivos inteligentes, necesitan intercambiar datos con las computadoras para poder comunicarse con ellas. De esta manera, se puede aprovechar al máximo la complementariedad entre las funciones del PC y el microcontrolador, así como los beneficios que ofrece el compartir recursos. El protocolo RS-232, que se utilizaba con frecuencia en el pasado, ya no satisface en gran medida los requisitos de diseño, debido a desventajas como la baja velocidad de transmisión, la corta distancia de transmisión y la facilidad con la que las señales transmitidas son afectadas por interferencias externas. Este artículo presenta un chip de interfaz RS-485 de altas prestaciones, así como la forma de utilizar este chip para lograr una comunicación a distancia entre microcontroladores y ordenadores. También se analiza cómo ampliar sus funciones para permitir que el ordenador gestione arrays de microcontroladores. ? 1 Introducción al protocolo RS‑485 y presentación del chip MAX485. Debido a las diversas desventajas del RS‑232, se desarrolló un nuevo estándar para interfaces de comunicación en serie: el RS‑449. El estándar eléctrico correspondiente es el RS‑485. RS-485 es un estándar de comunicación multipunto establecido por la Asociación de la Industria Eléctrica de los Estados Unidos (EIA), que utiliza cables par trenzado balanceado como línea de transmisión. Utiliza señales diferenciales para la transmisión ； La distancia máxima de transmisión puede alcanzar los 1,2 km ； Se pueden conectar hasta 32 controladores y transmisores/receptores ； La sensibilidad mínima del receptor puede llegar a ±200 mV ； La velocidad de transmisión máxima puede alcanzar los 2,5 Mb/s. De esto se puede deducir que el protocolo RS-485 es, precisamente, un estándar diseñado para comunicaciones a larga distancia, con alta sensibilidad y entre múltiples puntos. El chip de interfaz MAX485 es un chip RS‑485 de la empresa Ma*m. Funciona con una única fuente de alimentación de 5 V, tiene una corriente nominal de 300 μA y utiliza un método de comunicación semidúplex. Cumple la función de convertir los niveles TTL en niveles RS-485. El diagrama de su estructura de pines se muestra en la Figura 1. Como se puede ver en la imagen, la estructura y los pinos del chip MAX485 son muy sencillos; cuenta con un driver y un receptor en su interior. Los terminales RO y DI son, respectivamente, la salida del receptor y la entrada del driver. Al conectarlos con el microcontrolador, basta con conectarlos a los terminales RXD y TXD del microcontrolador, respectivamente ； /Los terminales RE y DE son, respectivamente, los terminales de activación para la recepción y la transmisión. Cuando /RE tiene un valor lógico 0, el dispositivo se encuentra en modo de recepción ； Cuando DE tiene el valor lógico 1, el dispositivo se encuentra en modo de transmisión. Dado que el MAX485 funciona en modo semidúplex, basta con utilizar un solo pin del microcontrolador para controlar estos dos pines ； Los extremos A y B son, respectivamente, los terminales de señal diferencial para la recepción y el envío. Cuando el nivel de voltaje en el pin A es más alto que en el pin B, eso significa que los datos que se envían son 1 ； Cuando el nivel de A es más bajo que el de B, eso significa que los datos transmitidos son 0. Al conectarlo con un microcontrolador, el cableado es muy sencillo. Solo se necesita una señal para controlar la recepción y transmisión del MAX485. Al mismo tiempo, se debe añadir una resistencia de acoplamiento entre los extremos A y B; por lo general, se puede utilizar una resistencia de 100Ω. ? 2. Se puede establecer comunicación multipunto entre una PC y el microcontrolador 8031. Para lograr esta comunicación, es necesario utilizar chips de conversión de niveles eléctricos, ya que el microcontrolador emite señales en nivel TTL; por lo tanto, es preciso realizar una conversión de niveles para que las señales sean compatibles con las del PC. En este texto se utiliza el protocolo RS-485, por lo que el microcontrolador debe contar con una interfaz RS-485 ； Por su parte, en las computadoras personales se utilizan interfaces de conversión de nivel RS-232 y RS-485. En este artículo se utiliza la interfaz de conversión de niveles de la empresa Wuhan Xinte Electronics. Dicha interfaz es sencilla de utilizar, no requiere alimentación externa; su velocidad de transmisión de datos puede llegar hasta 10 Mb/s. Además, no necesita ninguna inicialización ni modificación mediante software. Además, para lograr la comunicación multipunto es necesario conocer la capacidad de alimentación del dispositivo. Cuando esa capacidad es suficiente, podemos añadir los nodos necesarios según sea requerido. El ejemplo presentado en este artículo muestra cómo se puede utilizar una PC para controlar el funcionamiento de 64 microcontroladores, mediante una comunicación multipunto. Se envían palabras de control y palabras de modo de funcionamiento al microcontrolador correspondiente, para que realice las operaciones adecuadas. Una microcontroladora, una vez que recibe los datos, se encarga de su recolección. Espera a que la PC envíe nuevas instrucciones, y luego transmite los datos recopilados a dicha PC. La PC, a su vez, analiza y calcula esos datos. Los programas para ordenadores personales pueden ser escritos en cualquier lenguaje orientado a objetos avanzado que funcione bajo Windows. Esto es más sencillo que utilizar las interrupciones de puerto serie en DOS. La aplicación transfiere el control al controlador del puerto serie; las interrupciones de recepción y envío son controladas completamente por dicho controlador, lo que reduce considerablemente las complicaciones en el proceso de desarrollo. En este programa, se utiliza el control de comunicación por puerto serie Spcomm de Delphi para lograrlo. La configuración de los parámetros puede realizarse automáticamente. El microcontrolador funciona en modo de interrupciones y está programado en lenguaje ensamblador. La velocidad de comunicación es de 1,2 kb/s. Dado que se necesita comunicarse con una PC, se utiliza un oscilador de 11,0592 MHz para garantizar que la velocidad de comunicación sea idéntica a la de la PC, evitando así errores en la transmisión y recepción debido a diferencias en la velocidad de comunicación. Para compatibilizarse con el modo de trabajo en múltiples máquinas, se selecciona el modo 3. El diagrama del flujo de comunicación del microcontrolador se muestra en la Figura 3. A continuación se presentan los programas de comunicación desarrollados en Delphi, así como los programas de recepción y envío para el microcontrolador. ? Subrutina de inicialización del microcontrolador: ? Subrutina de recepción por parte del microcontrolador: ? REPT: CLRRI? MOVA, SBUF? MOV@R0, A? RET? Durante la elaboración del programa, para garantizar la correcta recepción y envío de datos, se incluyó un programa de verificación CRC. Además, los datos que la computadora envía al microcontrolador están en formato ASCII; también es necesario realizar una transformación sencilla en ellos, pero esto no se ha indicado aquí. La comunicación en serie mediante el protocolo RS-485 permite garantizar una transmisión rápida y estable de datos a largas distancias. En la actualidad y en el futuro, seguramente encontrará cada vez más aplicaciones en el control industrial y en otros ámbitos. ? Referencias? 1. Wu Zifang, Yu Hesong. Sistemas de control por microcomputadora y sus aplicaciones. Xi’an: Editorial de la Universidad de Transporte de Xi’an, 1998. 2. Información sobre los productos de Ma*m. 3. Li Chaoqing (editor). Técnicas de comunicación de datos entre ordenadores personales y microcontroladores. Beijing: Editorial de la Universidad Aeronáutica y Aeroespacial de Beijing, 1999. 4. Conceptos básicos de comunicación, p. 1. ¿Qué tipo de cables de comunicación se deben utilizar para el bus 485? ¿Cuántos dispositivos se pueden conectar a una misma bus? Se debe utilizar par trenzado blindado RVSP. La especificación del par trenzado blindado utilizado depende de la distancia con respecto a los cables de comunicación 485 y de la cantidad de dispositivos conectados, como se muestra en la tabla a continuación. El uso de par trenzado blindado ayuda a reducir y eliminar la capacitancia distribuida que se genera entre los dos cables de comunicación 485, así como las interferencias en modo común que provienen del entorno de dichos cables. Distancia de comunicación, cantidad de dispositivos, especificaciones del cable de comunicación:
1-400 m: 1 a 32 dispositivos; diámetro del cable: 0,5 mm².
400-800 m: 1 a 16 dispositivos; diámetro del cable: 0,5 mm².
400-800 m: 17 a 32 dispositivos; diámetro del cable: 0,75 mm².
800-1200 m: 1 a 8 dispositivos; diámetro del cable: 0,5 mm².
800-1200 m: 9 a 21 dispositivos; diámetro del cable: 0,75 mm².
800-1200 m: 22 a 32 dispositivos; diámetro del cable: 1,0 mm².
Por lo general, los proveedores de servicios técnicos utilizan cables de tipo 5 o supertipo 5 como cables de comunicación para protocolo 485. Pero esto es incorrecto. Esto se debe a que: (1) los cables de red comunes no tienen capa de blindaje, por lo que no pueden evitar las interferencias de modo común. (2) El cable de red tiene solo 0,2 mm² de sección transversal; su diámetro es demasiado pequeño, lo que reduce la distancia de transmisión y disminuye el número de dispositivos que pueden conectarse a él. (3) El cable de red es de cobre simple, por lo que es más propenso a romperse en comparación con los cables multipolares. 2. ¿Por qué es necesario conectarlo a tierra? El transmisor-receptor 485 solo puede funcionar correctamente cuando la tensión en modo común se encuentra dentro del rango establecido, que va de -7V a +12V. Si se excede este rango, se verá afectada la comunicación; en casos graves, incluso se dañará la interfaz de comunicación. La interferencia en modo común aumenta la tensión en modo común mencionada anteriormente. Una de las formas eficaces de eliminar las interferencias en modo común es utilizar la capa de blindaje del cable de comunicación 485 como línea de tierra. De esta manera, los dispositivos que forman parte de la red, como las máquinas y las computadoras, se conectan entre sí a través de esta línea de tierra, lo que permite una conexión fiable con la tierra. ¿Se puede alimentar con la misma fuente de energía el cerrojo electrónico y el controlador/lector de tarjetas? No se puede. Cuando el cerrojo controlado electrónicamente no funciona, el voltaje de ondulación del SKPS es de solo 40-50 mV ； Tan pronto como se realiza alguna acción, es decir, cuando el cerrojo controlado electrónicamente se abre o se cierra, la tensión de ondulación aumenta hasta los 100 mV-300 mV. Esta ondulación pasa a través del cable de tierra hacia el controlador y el lector de tarjetas, lo que provoca que los chips de comunicación y la CPU se calienten. Esto genera inestabilidad en las comunicaciones; en casos graves, incluso puede dañar los chips. Además, en los instantes en que se corta o se restablece la alimentación eléctrica, las bobinas presentes en el cerrojo electrónico se cargan y descargan, generando un pulso de hasta 850 mA. Si no hay diodos en paralelo en los extremos del cerrojo electrónico, esta señal de ondulación también llegará al controlador y al lector de tarjetas. La empresa Ximark recomienda que un controlador y todos los lectoras de tarjetas conectados a él compartan una misma fuente de alimentación SKPS ； Cada cerradura electrónica conectada a ese controlador cuenta con su propio fuente de alimentación SKPS. 4. ¿Cómo deben ser instalados los cables de comunicación 485? Los cables de comunicación deben mantenerse lo más lejos posible de los cables de alta tensión. No deben estar paralelos a los cables de alimentación, y tampoco deben atarse entre sí. 5. ¿Por qué el bus 485 utiliza una estructura en cadena, y no una estructura en estrella? La estructura en forma de estrella genera señales de reflexión, lo que afecta la comunicación 485. La longitud de los conductores que conectan el bus con cada dispositivo terminal debe ser lo más corta posible; por lo general, no debe superar los 5 metros. Si las ramificaciones no están conectadas a un terminal, se generan señales de reflexión que causan una fuerte interferencia en la comunicación; por lo tanto, deben eliminarse. En el sistema de control de acceso de Ximake, el bus 485 se utiliza en dos lugares. Primero, el ordenador conectado al controlador que se encuentra abajo; segundo, el controlador conectado al lector de tarjetas 485 que también se encuentra abajo. 6. ¿Pueden haber conexiones entre los dispositivos conectados a la bus 485? En el mismo sistema de red, se debe utilizar el mismo tipo de cable y reducir al mínimo los puntos de conexión en las líneas. Asegúrese de que la soldadura en los puntos de conexión sea buena y esté bien envuelta, para evitar su aflojamiento y oxidación. Se garantiza un único canal de señal continuo como bus. 7. ¿Qué son las interferencias en modo común y las interferencias en modo diferencial? ¿Cómo eliminar las interferencias en las líneas de comunicación? La línea de comunicación 485 está compuesta por dos hilos entrelazados. Los señales se transmiten a través de la diferencia de voltaje entre estos dos hilos; por eso, se denomina transmisión por voltaje diferencial. La interferencia en modo diferencial se transmite entre dos líneas de señal y pertenece a la categoría de interferencias simétricas. La forma de eliminar las interferencias de modo diferencial es añadir una resistencia de polarización al circuito, y utilizar cables trenzados ； La interferencia en modo común se transmite entre el cable de señal y la tierra, y pertenece a las interferencias asimétricas. Las formas de eliminar las interferencias en modo común incluyen: (1) utilizar cables par trenzados con blindaje y asegurar su conexión a tierra de manera efectiva; (2) en lugares donde existen campos eléctricos intensos, es necesario utilizar tuberías galvanizadas como protección adicional; (3) al cablear, mantenerse alejado de las líneas de alta tensión, y nunca mezclar los cables de alimentación de alta tensión con los cables de señal; (4) no compartir la misma fuente de alimentación con los cerrojos electrónicos; (5) utilizar fuentes de alimentación reguladas linealmente o fuentes de alimentación de calidad superior (con una interferencia de ondulaciones inferior a 50 mV). ¿En qué situaciones es necesario añadir resistencias de terminación en el bus 485? En general, no es necesario añadir resistencias de terminación. Solo cuando la distancia de comunicación en el protocolo 485 supera los 300 metros, es preciso instalar resistencias de terminación en los extremos de la conexión 485. Especialmente cuando hay pocos dispositivos en el bus 485. Cuando hay una gran cantidad de dispositivos (por ejemplo, más de 22). Por lo general, no es necesario añadir resistencias de terminación, ya que estas disminuyen la capacidad de carga del bus 485. Cuando sea necesario aumentar la resistencia de terminación, basta con activar los puentes de conexión para dicha resistencia en el controlador. Si el otro extremo está conectado a una computadora, también se debe cortocircuitar los cables marrón y blanco del conversor 485. 9. Cómo aumentar la distancia de comunicación en 485: Una de las especificaciones de la red 485 es una longitud de 1,2 kilómetros y un máximo de 32 nodos. Si se supera este límite, entonces es necesario utilizar concentradores 485 para ampliar la distancia de la red o el número de nodos. 　　Con el uso de un concentrador 485, es posible dividir una red 485 grande en varios segmentos de red. El concentrador 485 funciona como un “puente” que conecta las diferentes secciones de red 485. Por supuesto, cada rango de red sigue las mismas especificaciones 485 mencionadas anteriormente: una longitud de 1,2 kilómetros y 32 nodos. 　　 Ilustración de cómo utilizar un concentrador 485 para aumentar la distancia de la red: Se utiliza el concentrador 485 para resolver el problema de las ramificaciones en la red 485, como se muestra en la ilustración. El concentrador 485 permite crear redes 485 de tipo estrella. En realidad, el concentrador 485 es una extensión del concepto de repetidor 485; no solo soluciona el problema de las múltiples ramificaciones, sino que también evita que los problemas en una sección de la red afecten a las demás secciones. De este modo, se mejora enormemente la seguridad y estabilidad de las redes grandes. Podemos comprender las ventajas que nos brinda una red con topología en estrella, si observamos la evolución de las redes locales, desde la topología en bus hasta la topología en estrella. De manera similar, una red 485 en topología estelar, compuesta por concentradores 485, también será una dirección de desarrollo para las redes 485.

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