Интерфейсы RS-485, RS-422 и RS-232

Схема RS-485. Наиболее распространён в промышленных сетях.

+:

· Двухсторонний обмен данными по одной витой паре проводов

· Возможность организации сети

· Большая длина линий связи

· Высокая скорость передачи

Полудуплексный. Дифференциальный способ передачи информации 1:-200мВ> 0:-200 мВ<

Режим «эхо» - интерфейс сам передаёт и принимает.

При передачи информации, приёмники и передатчики необходимо заземлять.

В 485-м существуют сквозные токи, они возникают, когда два передатчика включают одновременно.

12.Интерфейс «токовая петля»

Интерфейс «токовая петля» используется для передачи информации с 1950-х годов. Первоначально в нем использовался ток 60 мА [101]; позже, с 1962 г., получил распространение интерфейс с током 20 мА, преимущественно в телетайпных аппаратах. В 1980-х годах начала широко применяться «токовая петля» 4...20 мА в разнообразном технологическом оборудовании, датчиках и исполнительных устройствах средств автоматики. Популярность «токовой пет­ли» начала падать после появления стандарта на интерфейс RS-485 (1983 г.), и в настоящее время в новом оборудовании она практически не применяется.

. По определению, ток, вытекающий из источника тока, не зависит от параметров нагрузки. Поэтому в «токовой пет­ле» протекает ток, не зависящий от сопротивления кабеля Якаб, сопротивления нагрузки Д„ и э.д.с. индуктивной помехи ЕИНД (рис. 2.10), а также от напря­жения питания источника тока Еп (рис. 2.11). Ток в петле может измениться только вследствие утечек кабеля, которые очень малы.

Это свойство токовой петли является основным и определяет все варианты ее применения.

На приемном конце ток петли преобразуется в напряжение с помощью ка­либрованного сопротивления RH. При токе 20 мА для получения стандарт­ного напряжения 2,5, 5 или 10 В используют резистор сопротивлением 125, 250 или 500 Ом соответственно.

Основным недостатком «токовой петли» является ее принципиально низкое быстродействие, которое ограничивается скоростью заряда емкости кабеля Скаб от источника тока.

Вторым недостатком «токовой петли», ограничивающим ее практическое применение, является отсутствие стандарта на конструктивное исполнение разъемов и электрические параметры, хотя фактически стали общеприняты­ми диапазоны токовых сигналов 0...20 и 4...20 мА; гораздо реже используют 0...60 мА.

Интерфейс «токовая петля» распространен в двух версиях: цифровой и аналоговой.

Аналоговая «токовая петля». Аналоговая версия «токовой петли» ис­пользуется, как правило, для передачи сигналов от разнообразных датчиков к контроллеру или от контроллера к исполнительным устройствам.

Цифровая «токовая петля» используется обычно в версии «0...20 мА», поскольку она реализуется гораздо проще.

HART-протокол.

HART-протокол (Highway Addressable Remote Transducer — магистраль­ный адресуемый удаленный преобразователь) [103] является открытым стан­дартом на метод сетевого обмена, который включает в себя не только прото­кол взаимодействия устройств, но и требования к аппаратуре канала связи.

HART находит применение для связи контроллера с датчи­ками и измерительными преобразователями, электромагнитными клапанами, локальными контроллерами, для связи с искробезопасным оборудованием.

Несмотря на свое низкое быстродействие (1200 бит/с) и ненадежный ана­логовый способ передачи данных, а также появление более совершенных се­тевых технологий, устройства с HART-протоколом разрабатываются до сих пор.

Принципы построения. При создании HART-протокола в 1980 г. пре­следовалась цель сделать его совместимым с широко распространенным в то время стандартом «токовая петля», но добавить возможности, необходимые для управления интеллектуальными устройствами. Поэтому аналоговая «то­ковая петля» 4...20 мА была модернизирована таким образом, что получила возможность полудуплексного цифрового обмена данными. Для этого аналого­вый сигнал суммируется с цифровым сигналом (рис. 2.15) и полученная таким образом сумма передается с помощью источника тока 4...20 мА по линии свя­зи. При передаче цифрового двоичного сигнала логическая единица кодируется синусоидальным сигналом с частотой 1200 Гц, ноль — 2200 Гц. При смене частоты фаза колебаний остается непрерывной. Такой способ формирования сигнала называется частотной ма­нипуляцией с непрерывной фазой.

СAN

CAN (Controller Area Network — область, охваченная сетью контролле­ров) представляет собой комплекс стандартов для построения распределенных промышленных сетей, который использует последовательную передачу дан­ных в реальном времени с очень высокой степенью надежности и защищен­ности. Первоначально CAN был разработав для автомобильной промыш­ленности, но в настоящее время быстро внедряется в область промышленной автоматизации. Это хорошо продуманный, современный и многообещающий сетевой протокол. CAN характеризуется следующими основными свойствами:

каждому сообщению (а не устройству) устанавливается свой приоритет;

гарантированная величина паузы между двумя актами обмена;

гибкость конфигурирования и возможность модернизации системы;

широковещательный прием сообщений с синхронизацией времени;

непротиворечивость данных на уровне всей системы;

допустимость нескольких ведущих устройств в сети (многомастерная сеть);

способность к обнаружению ошибок и сигнализации об их наличии;

автоматический повтор передачи сообщений, доставленных с ошибкой, сра­зу, как только сеть станет свободной;

К недостаткам можно отнести сравнительно высокую стоимость CAN- устройств, отсутствие единого протокола прикладного уровня, а также чрез­мерную сложность и запутанность протоколов канального и прикладного уров­ня, изложенных в стандартах организации CAN in Automation (CiA).