Introdução:
RS-485 é um protocolo padrão para transmissão de dados. Ele pode ser usado para estabelecer uma conexão de rede de comunicação de dados de vários nós confiável, de alta velocidade e em tempo real. RS-485 também é chamado de TIA-485. RS-485 é um padrão que define as características elétricas de drivers e receptores utilizados em sistemas de comunicação serial. RS485 é amplamente utilizado em sistemas de controle industrial e pode lidar com até 32 dispositivos em uma única rede. RS-485 é comumente usado em automação industrial para monitorar e controlar PLCs, inversores de frequência variável, DCS, etc. Este artigo apresentará principalmente os princípios básicos, características, fiação e casos práticos de aplicação da comunicação RS-485.
Princípios básicos da comunicação RS-485:
RS-485 é um protocolo de comunicação serial assíncrona que permite a comunicação multinó. A comunicação RS-485 é baseada em sinalização diferencial, onde a informação é transmitida através de dois sinais complementares enviados por dois fios (frequentemente chamados de A e B). A diferença de tensão entre os dois fios é o que transmite a informação, não a tensão entre o fio individual e o terra. Isto torna os sistemas RS-485 altamente resistentes ao ruído de modo comum. E pode melhorar a distância e a velocidade de transmissão. O protocolo RS-485 estipula que um nó mestre pode se comunicar com até 32 nós escravos, e a comunicação entre cada nó é coordenada através do nó mestre.
Recursos de comunicação RS-485:
A comunicação RS-485 possui características de alta velocidade, confiabilidade, estabilidade, tempo real e baixo custo. Como o RS-485 suporta comunicação multinó, ele elimina a necessidade de mecanismos complexos de encaminhamento de sinal e facilita a expansão da rede. O protocolo RS-485 é padronizado, portanto, problemas de compatibilidade podem ser evitados. Além disso, devido à aplicação da tecnologia de transmissão diferencial, a comunicação RS-485 possui altas capacidades anti-interferência contra interferência eletromagnética. Ao mesmo tempo, a comunicação RS-485 pode garantir a estabilidade e confiabilidade da comunicação quando a distância de comunicação atingir 1,2 quilômetros. Os sinais RS-485 são transmitidos sem confirmação. Interrupções ou interferências em sinais diferenciais podem corromper dados sem serem repetidos ou recebidos; um sistema "dispare e esqueça".
Fiação RS-485:
A fiação do RS-485 requer o mecanismo de par trançado conforme mostrado na figura abaixo. Um par trançado composto por um par positivo e negativo de linhas de dados é colocado. Ao mesmo tempo, como o RS-485 usa sinais diferenciais para transmissão, também precisamos fornecer um aterramento de sinal comum adicional para as duas linhas de dados. Para evitar interferência de outros sinais interferentes, podemos adicionar um atenuador resistente a interferências RS-485 no meio da fiação.
Caso de comunicação RS-485:
Vamos considerar um exemplo simples de uma rede RS-485 com um dispositivo mestre e dois dispositivos escravos.
Estado inativo: Quando não há nenhum dispositivo transmitindo, a linha está em estado inativo. Neste estado, a tensão diferencial entre a linha A e a linha B é zero.
Transmissão Mestre: Quando o mestre deseja enviar dados, ele altera a diferença de tensão entre as linhas A e B. Por exemplo, um “1” pode significar que A tem uma tensão mais alta que B, e um “0” pode significar que B tem uma tensão mais alta que A.
O que o escravo receberá: Todos os dispositivos da rede, incluindo o escravo, monitorarão continuamente a diferença de tensão entre as linhas A e B. Quando detectam uma mudança, eles a interpretam como alguns dados.
Resposta do Escravo: Se o mestre enviar um comando que exija uma resposta do escravo, o escravo esperará até que o mestre complete a transmissão e então alterará a diferença de tensão entre as linhas A e B para enviar sua resposta.
Recepção Mestre: O dispositivo mestre, assim como o dispositivo escravo, monitora constantemente a diferença de tensão entre as linhas A e B, para receber a resposta do dispositivo escravo.
Retorno ao estado inativo: Após todos os dados terem sido transmitidos, a linha retorna ao estado inativo e a diferença de tensão entre as linhas A e B é zero.
Desta forma, os dados podem ser enviados e recebidos pela rede RS-485. É importante observar que todos os dispositivos na rede precisam usar a mesma lógica para interpretar as diferenças de tensão como bits (ou seja, A tendo uma tensão mais alta que B representa “1” ou “0”). Em uma rede com vários dispositivos, cada dispositivo precisa ter um endereço exclusivo para saber quando escutar e quando ignorar o tráfego na linha. Isso geralmente é feito por um protocolo usado no RS-485, como Modbus ou Profibus.
Por exemplo, numa rede Modbus, cada mensagem enviada pelo mestre começa com o endereço do dispositivo alvo. Quando os dispositivos veem uma mensagem com seu endereço, eles sabem como processar a mensagem e possivelmente enviar uma resposta. Se o endereço não corresponder ao seu endereço, a mensagem será ignorada.
Resumir:
Comparado com TCP/IP, USB, I2C e outros protocolos, embora a velocidade de transmissão do RS-485 não seja particularmente rápida, tem vantagens incomparáveis: pode realizar comunicação de vários nós, tem forte capacidade anti-interferência e tem longa comunicação distância. Essas características não podem ser comparadas a nenhum outro protocolo. Sendo um protocolo de comunicação amplamente utilizado em controle industrial, automação e outras áreas, o RS-485 ainda tem amplas perspectivas para uso futuro.
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