بستر ارتباطی RS485 / مزایا و کاربردها

RS485 چیست ؟

ارتباط سریال راهی برای ارسال داده است و تاسیسات تولیدی از ارتباطات سریالی برای اتصال دستگاه های خود به یکدیگر استفاده می کنند ، استاندارد RS485 نمونه ای از یک رابط سریالی است که بیشتر به صورت صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد ، جایی که بسیاری از دستگاه ها نیاز به اتصال به یکدیگر برای بوجود آوردن یک سیستم واحد ویکپارچه را دارند .

RS485 تحت پروتکل مدباس MODBUS به عنوان یک لایه فیزیکی برای پیاده سازی سیستم های کنترلی قابل برنامه ریزی در اتوماسیون استفاده میشود .

تعریفی کوتاه از پروتکل MODBUS

مدباس MODBUS محبوبترین پروتکل اتوماسیون جهان است که توسط MODICON توسعه یافت . این پروتکل دستگاه های گوناگون را قادر میسازد تا تحت یک شبکه واحد در ارتباط با یکدیگر کار کنند .

تجهیزات مدباس با استفاده از تکنیک Master-Slave با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند که در این روش Master (Host) تراکنش ها را آغاز می کند و دستگاه های دیگر Slave ، با دادن داده های درخواستی و یا انجام عملیات ، به Master پاسخ می دهند . به صورت کلی مدباس ، دسترسی به پیکربندی دستگاه ها و خواندن دستورات و اقدامات لازم را ساده میسازد . این روش به واحدهای تولیدی اجازه می دهد تا تجهیزات خود را از راه دور کنترل کنند و سیستم را برای یک اتوماسیون کاربردی تنظیم کنند .

استانداردهای ارتباطی زیادی در رابطه با modbus وجود دارد ولی به طور معمول پیاده سازی آن بر بستر ارتباطی RS485 صورت میگیرد .

کاربرد RS485

RS485 به صورت گسترده در برنامه های کاربردی جمع آوری ، ارسال و کنترل داده ها در بسیاری از سیستم های کامپیوتری ، اتوماسیون صنعتی ، PLC ، میکروکنترلرها ، سنسورهای هوشمند و هوشمند سازی ساختمان استفاده میشود . زیرا پیکربندی ساده سیم کشی ، طول کابل طولانی و پشتیبانی از دستگاه های مختلف به صورت یکپارچه را ممکن میسازد .

مزایای اصلی RS485 در مقایسه با سایر ارتباطات سریالی

RS485 مزایای زیادی نسبت به سایر استانداردهای ارتباطی دارد ، به خصوص در ارتباط با محیط های صنعتی و کارخانه ها .

در استاندارد RS485 ، داده ها از طریق دو زوج سیم به هم تابیده منتقل میشوند . سیم های به هم تابیده در RS485 در برابر نویزهای الکتریکی ایمنی ایجاد می کنند و به طور قابل توجهی پایداری سیگنال را افزایش می دهند. این امر سبب شده است که بستر RS485 برای محیط های خشن نویزپذیر و نیازمند طول کابل بالا گزینه ی مناسبی شود .

مزیت دیگر این بستر ارتباطی این است که هر پورت تا حداکثر 32 دستگاه را می تواند پشتیبانی کند و به یکدیگر متصل سازد . این روش برای سیستم های کنترل نظارت و جمع آوری داده ها که در آن دستگاه ها و تجهیزات زیادی وجود دارد بسیار مناسب است و اجرای آن نیز هزینه بسیار پایینی با خود به همراه دارد . علاوه بر آن داده ها را می توان تا 10 مگابیت بر ثانیه انتقال داد که نسبت به اکثر استانداردها نشان دهنده ی سرعت بالای آن است .

مقایسه استانداردهای سریالی RS485 و RS232

بسترهای ارتباطی RS485 و RS232 بیش از 50 سال است که مورد استفاده قرار گرفته اند و هنوز هم به طور گسترده در تجارت و صنعت استفاده می شوند . مقایسه این دو نوع بستر ارتباطی سبب میشود تا کارایی و اهمیت هر کدام بهتر از قبل درک شود .

یکی از ویژگی های اصلی که ارتباط RS485 را با سایر ارتباطات سریالی متفاوت میسازد ، فرمت های داده های مبادله شده است . در حالی که تجهیزات RS232 از طریق پروتکل های متنی ( ASCll ) متصل میشوند ، اکثر تجهیزات و دستگاه های RS485 از پروتکل MODBUS استفاده می کنند .

تفاوت های اصلی RS485 , RS232

_ تعداد فرستنده و گیرنده

رابط سریال RS232 برای اتصال دو دستگاه به یکدیگر طراحی شده است ، این پروتکل ارتباط بین یک فرستنده و گیرنده را امکان پذیر می کند . در حالی که با استفاده از رابط RS485 می توان تا 32 دستگاه را به یک فرستنده متصل کرد .

_ فاصله عملیاتی و طول کابل

دستگاه هایی که از پروتکل RS232 استفاده می کنند ، به فاصله 15 متری بین فرستنده و گیرنده محدود می شوند و در آن حالت به حداکثر سرعت انتقال داده می رسند . در حالی که فاصله عملیاتی و طول کابل در پروتکل RS485 ، به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است و حداکثر سرعت داده را در طول کابل 1200 متری نیز پشتیبانی می کند . از این رو پروتکل RS485 را به گزینه ای عالی برای ارتباط بین تجهیزات فیزیکی از راه دور تبدیل کرده است .

_ سرعت انتقال داده

سرعت انتقال داده با رابط RS232 ، یک مگابیت بر ثانیه برای مسافتی تا 15 متر است . این در حالی است که RS485 سرعتی تا 10 مگابیت بر ثانیه برای فاصله 15 متری ارائه می دهد و هنگامی که به حداکثر طول خود تا 1200 متر می رسد با سرعت 100 کیلوبیت بر ثانیه داده های خود را ارسال می کند .

_ نگرانی از وجود نویز

رابط RS232 یک سیستم مبتنی بر ولتاژ است و محیط هایی که سطوح بالایی از نویزهای الکتریکی را در بر می گیرند ، بر توانایی RS232 برای انتقال کارآمد داده ها تاثیر می گذارند و می توانند منجر به از دست رفتن داده ها شوند .

پروتکل RS485 از یک سیستم ولتاژ دیفرانسیل استفاده می کند که به آن اجازه می دهد در محیط هایی با سطح بالای نویز به طور موثر عمل کند . دریافت یا انتقال داده در RS485 به دو سیم سیگنال معادل نیاز دارد و سیم ها برای تبادل داده در هر دو جهت استفاده می شوند ( به طور متناوب ) . با کمک زوج سیم های به هم تابیده به طرز قابل توجهی پایداری سیگنال افزایش پیدا کرده و از داده های ارسال شده محافظت میشود . همه این موارد سبب میشود تا داده ها در فواصل طولانی با سرعت نسبتا بالا ارسال شوند .

با این تعاریف می توان گفت که رابط سریال RS485 ، با پشتیبانی از سرعت های بالا ، فواصل کابل کشی طولانی ، تحمل نویز الکترومغناطیس ، پشتیبانی چندین دستگاه در یک شبکه و به دلیل تطبیق پذیری در طیف گسترده ای از کاربردها ، به یک رابط سریال محبوب در صنعت هوشمند سازی و اجرای برنامه های کنترلی تبدیل شده است .

معایب و محدودیتهای RS485

در کنار محبوبیت و مزایای بسیار ، بستر ارتباطی RS485 از محدودیت هایی نیز برخوردار است . یکی از این محدودیتها پشتیبانی از تعداد دستگاه های قرار گرفته در پیکربندی یک باس است که نهایتا به 32 دستگاه می رسد . این مسئله برای هوشمند سازی مکان هایی که احتیاج دارند تجهیزات بیشتری تحت پوشش یک شبکه ی واحد قرار گیرند ، مشکل ساز میشود .

نیوالکترون به عنوان یکی از تولید کنندگان تجهیزات هوشمند سازی ، برای رفع این مشکل و هموار کردن مسیر ارتباطی بین تجهیزات ، تقویت کننده و تکرار کننده RS485 را تولید کرده است که مشکل محدودیتهای تعداد دستگاه ها را برطرف ساخته است . هر مبدل تقویت کننده به تنهایی قادر به پشتیبانی از 32 دستگاه است ، برای تحت پوشش قرار دادن تجهیزات بیشتر کافیست از یک تکرارکننده یا تقویت کننده RS485 در مسیر همان شبکه استفاده شود و بسته به نیاز مشتری تعداد مورد استفاده از این تقویت کننده ها بالاتر خواهد رفت .

بیشتر بدانیم ....

پروتکل مدباس / کاربرد MODBUS در هوشمندسازی و اینترنت اشیاء

اتوماسیون صنعتی PLC / هوشمند سازی صنایع

هوشمند سازی ساختمان ( BMS ) یا خانه هوشمند ؟؟