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Quest-ce que le RS485?

RS485 est une norme de communication série qui définit un moyen de communiquer des données entre plusieurs points. Cette norme appartient à la norme EIA/TIA-485 et est publiée conjointement par l'Electronic Industries Alliance (EIA) et la Telecommunications Industry Association (TIA). Le RS485 est couramment utilisé dans les systèmes de contrôle industriels, les équipements d'automatisation, l'instrumentation, l'automatisation des bâtiments et d'autres applications nécessitant des connexions multipoints longue distance et une immunité élevée aux interférences.

Caractéristiques RS485

Signal différentiel : RS485 utilise deux lignes (ligne A et ligne B) pour la transmission du signal différentiel, améliorant ainsi les performances anti-interférences. La signalisation différentielle signifie que les données sont transmises en comparant la tension entre deux fils, ce qui contribue à réduire l'impact des interférences électromagnétiques sur les communications.

Connexion multipoint : RS485 prend en charge la connexion multipoint, permettant à plusieurs appareils de communiquer sur le même bus. Chaque appareil possède une adresse unique et peut communiquer de manière sélective.

Semi-duplex ou full-duplex : RS485 prend en charge les méthodes de communication semi-duplex (coordination qui envoie et qui reçoit) et full-duplex (envoi et réception simultanés), ce qui est flexible.

Communication longue distance : RS485 est capable de transmettre des données sur de plus longues distances, souvent jusqu'à des milliers de pieds. Cela le rend adapté aux environnements industriels et commerciaux où de grandes surfaces doivent être couvertes.

Taux de transmission de données élevé : RS485 prend en charge une variété de taux de transmission de données, allant de centaines de bits par seconde à des dizaines de mégabits par seconde, s'adaptant aux besoins des différentes applications.

Structure de câble simplifiée : le bus RS485 peut adopter une structure de câble simplifiée pour réduire les coûts de câblage. En raison des caractéristiques des signaux différentiels RS485, ses exigences en matière de qualité de ligne sont relativement faibles.

Convient aux environnements industriels : le RS485 possède de bonnes capacités anti-interférences électromagnétiques et anti-bruit, et convient aux scénarios où des interférences et du bruit existent dans les environnements industriels.

Flexibilité : La flexibilité du protocole de communication RS485 le rend adapté à une variété d'applications, notamment l'automatisation industrielle, l'automatisation des bâtiments, les maisons intelligentes, les systèmes électriques et d'autres domaines.

Communication asynchrone : RS485 utilise généralement une communication asynchrone, c'est-à-dire que les horloges des deux parties n'ont pas besoin d'être synchronisées. Cela facilite la communication entre différents appareils.

Câblage RS485

Signalisation différentielle: RS485 utilise une signalisation différentielle (deux fils A et B) pour la communication. Cela signifie que les données sont transmises en comparant la tension entre les deux fils, ce qui réduit les effets des interférences électromagnétiques.

Câblage :
Ligne A (signal non inversé)
Ligne B (signal inverse)
Il y a généralement aussi un fil de terre (GND) comme référence.

Résistance terminale : Il est généralement nécessaire d'ajouter des résistances terminales aux deux extrémités du bus RS485 pour réduire la réflexion du signal et améliorer la qualité du signal.

Connexion multipoint : RS485 prend en charge la connexion multipoint, qui peut connecter plusieurs appareils pour communiquer sur le même bus.

Principe de communication RS485

Le signal RS485 sera décomposé en deux lignes symétriques positives et négatives (souvent appelées lignes de signal A et B) avant la transmission. Une fois arrivés à l'extrémité de réception, les deux signaux sont restaurés à leurs signaux d'origine. Le niveau positif entre les pilotes d'envoi A et B est de +2 ~ 6 V, ce qui est un état logique positif 1. Le niveau négatif est de -2 ~ 6 V, ce qui correspond à un état logique négatif de 0. Un autre signal à la masse C. Il existe également une borne « activer » en RS485. Le terminal « activer » peut contrôler la déconnexion et la connexion du pilote et de la ligne de transmission. Lorsque la borne « enable » est valide, le pilote d'émission est dans un état à haute impédance, qui est le troisième état différent du « 1 » et du « 0 » logiques.

La logique stipule que l'extrémité réceptrice et l'extrémité émettrice sont connectées à AA et BB via des paires torsadées équilibrées. Lorsqu'il y a un niveau supérieur à +200 mV entre les bornes de réception AB (DT) = (D+)-(D-), un niveau logique positif est émis. Lorsqu'il est inférieur à -200 mV, un niveau logique négatif est émis. Les niveaux reçus par le récepteur vont généralement de 200 mV à 6 V.

Par exemple : lors de l'envoi de "1", le pilote reçoit le niveau haut envoyé par le contrôleur, puis la borne A émet un niveau haut et la borne B émet un niveau bas. La borne A du récepteur reçoit un niveau haut, la borne B reçoit un niveau bas, et les deux signaux sont soustraits pour obtenir "1". Lors de l'envoi de « 0 », le conducteur reçoit le niveau bas envoyé par le contrôleur, le terminal récepteur A reçoit le niveau bas et le terminal B reçoit le niveau haut, et les deux signaux sont soustraits pour obtenir « 0 ».

La différence entre RS485 et RS232

RS485 est une norme couramment utilisée pour les communications série afin de connecter plusieurs appareils sur de longues distances (des milliers de pieds). Par rapport au RS232, le RS485 offre une anti-interférence plus forte et la capacité de prendre en charge les connexions multipoints.

Différence de niveau : RS232 utilise un seul niveau de tension (plus ou moins 12 V), tandis que RS485 utilise des signaux différentiels (par exemple, -5 V à 5 V).

Connexions à distance et multipoints : RS485 peut transmettre des données sur de plus longues distances tout en prenant en charge les connexions multipoints, tandis que RS232 convient généralement aux connexions point à point à distance plus courte.

Anti-interférence : le RS485 est plus résistant aux interférences électromagnétiques et au bruit, et convient aux scénarios tels que les environnements industriels qui peuvent être soumis à des interférences externes.

Débit : RS485 prend généralement en charge des taux de transfert de données plus élevés et convient aux applications nécessitant une plus grande bande passante.

Résistance terminale : le RS232 ne nécessite généralement pas de résistances terminales, tandis que le RS485 nécessite des résistances terminales aux deux extrémités du bus pour optimiser la qualité du signal.

La relation entre RS485 et Modbus

RS485 et Modbus sont deux concepts différents mais souvent utilisés ensemble, impliquant respectivement la couche physique et le protocole de communication. RS485 fournit une couche physique fiable et Modbus définit les règles de communication sur cette couche physique. La combinaison des deux est souvent utilisée pour construire des systèmes d'automatisation et de contrôle industriels fiables.

Combinaison de couche physique : RS485 fournit des spécifications de couche physique pour fournir une transmission fiable dans les connexions multipoints et les environnements de communication longue distance. Modbus RTU est un protocole de communication basé sur la couche physique RS485.

Champs applicables : RS485 fournit une base matérielle fiable pour la communication, et Modbus définit les règles sur la manière de communiquer sur cette couche physique. Ils sont généralement utilisés ensemble dans le contrôle industriel, les systèmes d'automatisation, les équipements de surveillance et d'autres domaines.

Connexion multipoint : La capacité de connexion multipoint de RS485 fournit à Modbus la base pour prendre en charge la communication entre plusieurs appareils. Par conséquent, dans les applications pratiques, Modbus implémente généralement une connexion multipoint sur RS485.

FAQ sur les applications de bus RS485

problème de réflexion du signal

Au cours du processus de communication, lorsque l'impédance est discontinue ou ne correspond pas, une réflexion du signal se produit, ce qui équivaut à une émission lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre.

L'impact de la réflexion du signal sur la transmission des données : le signal réfléchi déclenche le comparateur à l'entrée du récepteur, provoquant la réception par le récepteur d'un signal incorrect, entraînant des erreurs d'acceptation des données.

Élimination des réflexions du signal
1. Faites en sorte que l'impédance à l'extrémité du câble soit la même que l'impédance caractéristique du câble. Étant donné que la transmission du signal sur le câble est bidirectionnelle, une résistance terminale de même taille peut être connectée à l'autre extrémité du câble de communication. Généralement, l'impédance des câbles est comprise entre 100 et 120 ohms, la résistance terminale peut donc être de 120 ohms. En pratique, comme l'impédance caractéristique du câble ne peut pas être complètement égale à la résistance aux bornes, il y aura toujours plus ou moins de réflexion du signal ;

2. Ajoutez une résistance de polarisation, ajoutez une résistance de rappel à A et ajoutez une résistance de rappel à B, de sorte que la sortie du récepteur soit fixée à 1 lorsque le bus est inactif. Sinon, le signal réfléchi lorsque le bus est inactif peut faire passer la sortie du récepteur à 0, ce qui amènera le contrôleur à penser à tort que de nouvelles données sont envoyées.

masse de signal

Une mauvaise mise à la terre entraîne souvent un fonctionnement instable du système électronique, voire met en danger la sécurité de l'ensemble du système. Dans de nombreux cas, lors de la connexion d'une liaison de communication RS485, on utilise simplement une paire de paires torsadées pour connecter les extrémités "A" et "B" de chaque interface, tout en ignorant la connexion à la terre du signal. Cette méthode de connexion est utilisée dans de nombreuses situations. Cela fonctionne normalement, mais cela crée de nombreux dangers cachés.

Problème d'interférence en mode commun

Les interfaces RS485 utilisent toutes des signaux de transmission différentiels et n'ont pas besoin de détecter les signaux relatifs à un certain point de référence. Le système a seulement besoin de détecter la différence de potentiel entre les deux lignes. Cependant, les gens ignorent souvent que l'émetteur-récepteur a une certaine plage de tension en mode commun. Par exemple, la plage de tension en mode commun de l'émetteur-récepteur RS485 est de -7 à + 12 V. Ce n'est que lorsque les conditions ci-dessus sont remplies que l'ensemble du réseau peut fonctionner. normalement. Lorsque la tension de mode commun dans la ligne réseau dépasse cette plage, cela affectera la stabilité de la communication et même endommagera l'interface.

Par exemple : lorsque le pilote A envoie des données à B, la tension de mode commun du pilote émetteur est Va. Étant donné que les deux systèmes ont des masses de système indépendantes, il existe une différence de potentiel de masse Vg, puis la tension de mode commun Vb à l'extrémité d'entrée du récepteur. atteindra Vb= Va+Vg, bien que la norme RS485 stipule Va<=3V, Vg peut être très grand, ce qui fait que l'entrée de mode commun Vb du récepteur dépasse la plage normale, entraînant un dysfonctionnement du système.

Résolution des interférences en mode commun : vous pouvez utiliser un signal à faible résistance pour connecter les deux masses de travail, de sorte que l'interférence en mode commun Vg soit court-circuitée, ce qui peut limiter les interférences en mode commun. Cependant, lorsque la résistance interne de la source d'interférence est relativement faible, cette méthode n'est pas très efficace car un courant de boucle important se formera sur le fil de terre. À l'heure actuelle, la technologie flottante peut être utilisée pour isoler la terre du circuit du système du châssis ou de la terre.