1. Построение распределенных систем автоматизации на базе Modicon M340/TSX Premium Последовательная асинхронная связь se_training@ukr.net (учебный центр Модикон-Киев) Автор: Александр Пупена www.asu.in.ua
Учебный центр Модикон-Киев
NET М340 Serial
1
6. Асинхронная/синхронная связь
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
6
Синхронизация?
Синхронные интерфейсы
Асинхронные интерфейсы
•передача больших объемов битовых последовательностей;
•синхронизация через определенные промежутки времени;
•наличие доп. ресурсов (или шире полосы пропускания);
•более дорогой
•…..
•битовая последовательность делится на порции (символы);
•синхронизация только в начале передачи символа (старт-бит);
•недорогой (очень много схем UART)
7. Символ и UART
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
7
Передача двох символов: 1-й – 11011000; 2-й – 00100011. Бит паритета – нечетный; 1 стоповый бит
Отсутствие передачи: состояние = 1
Стартовый бит (Start) – сигнал начала передачи символа: состояние =0 на протяжении 1 бита
Биты данных – количество зависит от протокола
Бит паритета (Parity) – контроль четности: Odd(нечет), Even(чет), None(нет)
Стоп биты (Stop) – минимальная пауза между символами: состояние (=1) на протяжении 1, 1.5, 2 битов
Битовая скорость (baud rate) выбирается с ряда доступных: популярные 9600 бит/с, 19200 бит/с, для RS232 - 115200 бит/с
8. RS-232. Предназначение
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
8
RS-232
нуль модем
DTE
DTE
в
RS-232
DTE
DTE
DCE
DCE
RS-232
лінія
а
RS-232
ПК1
Модем1
RS-232
ПК2
COM
COM
Модем2
телефонна
лінія
б
З’єднання за допомогою RS-232: а – схема з’єднання DTE з використанням DCE; б – приклад з’єднання двох ПК (як DTE) через модем (як DCE); в – схема з’єднання двох DTE без DCE (нуль-модемний зв’язок)
9. RS-232. Нуль-модемная связь
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
9
G
R
R
G
TD
RD
TD
RD
SG
TXD
RXD
TXD
RXD
SG
UART
10101101
10101101
Processor
10101101
10101101
UART
Processor
10101101
10101101
10101101
10101101
RS-232
RS-232
-минимум 3 провода;
-дуплексная связь;
-максимум 2 устройства;
-до 15 м (больше не гарантируется);
-гальванически не изолирован (при подключении одно устройство должно быть отключено);
-до 115200 бит/с;
10. RS-232. Ассиметричный интерфейс
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
10
G
R
R
G
TD
RD
TD
RD
SG
TXD
RXD
TXD
RXD
SG
UART
10101101
10101101
Processor
10101101
10101101
UART
Processor
10101101
10101101
10101101
10101101
RS-232
RS-232
-очень чувствителен к наводкам (не промышленный);
11. RS-232. Дополнительные сигналы
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
11
Сигнал
DB-25S
DB-9S
Призначення
PG
1
-
Захисна земля (Protected Ground). З’єднується з корпусом пристрою і екраном кабелю.
SG
7
5
Сигнальна земля (Signal Ground), відносно неї діють лінії сигналів.
TD(TxD)
2
3
OUT Вихід передавача (Transmit Data).
RD(RxD)
3
2
IN Вхід приймача (Receive Data).
RTS
4
7
OUT Запит дозволу на передачу (Request To Send). "Вкл" означає наявність даних у комп’ютера для передачі. При напівдуплексі – перемикання модему в режим передачі.
CTS
5
8
IN Готовність передачі (Clear To Send). "Відкл" - модем забороняє комп’ютеру передавати йому дані.
DTR
20
4
OUT Готовність DTE (Data Set Ready). "Вкл" - комп’ютер готовий до роботи з модемом.
DSR
6
6
IN Готовність DCE (Data Terminal Ready). "Вкл" - модем готовий до роботи з комп’ютером.
DCD
8
1
IN Виявлення несучої (Data Carried Detected). "Відкл" модем сигналізує про сигнал поганої якості
RI
22
9
IN Сигнал виклику (Ring Indicator). "Вкл" – модем отримав сигнал виклику (дзвінок на телефонній лінії)
14. RS-422. Свойства
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
14
-дифференциальный приемо-передатчик: менее чувствителен к внешним излучениям;
-дуплекс: передатчик никогда не отключается, построение шины невозможно;
-5-ти проводная или 4-х проводная схема подключения;
-1 передатчик и до 10 приемников;
-скорость до 10 мбит/с (при малых расстояниях);
-расстояние до 1200 м (при скоростях порядка 9600 бит/с);
-среда передачи – экранированная витая пара;
-на больших длинах (>200 м) на концах следует выставлять терминаторы (например сопротивление R=характерист. волновой импеданс линии)
16. RS-485 (EIA/TIA 485). Особенности
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
16
-электрически совместим с RS-422;
-доп. сигнал на приемопередатчики: включение/отключение передатчика (DE)– полудуплекс, возможность шинных топологий;
-один передатчик рассчитан на 32 приемника сопротивлением 12 кОм, или 64 приемника сопротивл. 24 кОм …;
-типичная схема – 3-х проводная или 2-х проводная;
-полярности A и B у всех производителей РАЗНЫЕ, по этому соединяйте «+» с «+» и «-» с «-» вместо «А» с «А» и «В» с «В»
-на скоростях 19200 бит/с разрешаются ответвления от шины (порядка 10 м), большие ответвления не разрешены – нарушается топология, возможны отражения с искажениями сигнала
17. RS-485 (EIA/TIA 485). Поляризация
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
17
-при отсутствии передачи – все передатчики отключены;
-0В на входе приемника может по разному интерпретироваться;
-минимальные паразитные помехи смещают линию в -200 мВ (лог.0) – стартовый бит;
-нужно защитное смещение: питание + резисторы смещения для поляризации линии в состояние лог.1 при отсутствии передачи;
-поляризация в разных сетях на базе RS-485 по разному: централизованная (Modbus RTU/ASCII), распределенная (UNITELWAY), двухточечная (Profibus DP);
-разные узлы по разному реагируют на отсутствие поляризации;
-иногда поляризацию приходится реализовывать самостоятельно;
18. RS-485 (EIA/TIA 485). Терминаторы линии
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
18
-ставятся в 2-х концах шины;
-до 200 м не обязательны;
-как правило Rt=характеристическому волновому сопротивлению кабеля (120 Ом);
-дополнительно используют конденсатор для уменьшения нагрузки на передатчики и питание поляризации;
-
20. RS-485 (EIA/TIA 485). Репитеры
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
20
-ставятся при больших длинах (>1000 м), или больших количествах устройств (>32 на 12кОм), или при необходимости больших ответвлений;
-репитер – два приемопередатчика, соединены между собой, гальванически развязаны;
-вносят дополнительные задержки в передачу сигнала, связаны с управлением DE;
21. RS-485 (EIA/TIA 485). Репитеры – варианты управление DE
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
21
22. Стандартные интерфейсы. Сравнение
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
22
Назва, стандарт
EIA RS-232C
EIA RS-422A
EIA/TIA-485,
RS-485
20 мА „струмова петля”,CL, ИРПС,
Тип сигналу
Напруга, асиметричний
Напруга, диференційний симетричний
Напруга, диференційний симетричний
струм
Режим з’єднання
дуплекс
дуплекс
напівдуплекс, дуплекс
дуплекс
Максимальна кількість передавачі/приймачів
1/1
1/10
32/32
(при опорі приймачів 12кОм)
1/1
у багаточкових схемах залежно від реалізації
Максимальна відстань (приблизно)
20 м
1200 м
1200 м
декілька км
Максимальна бітова швидкість (приблизно)
115200 біт/с
10 Мбіт/с
10 Мбіт/с
1 Мбіт/с
23. Преобразователи интерфейсов. USB<->RS232, RS232<->RS-485, USB<->RS485
Учебный центр Модикон-Киев
NET Serial
23
-для совместимости интерфейсов;
-RS232<->RS485 и USB<->RS485 требуют управлением передатчиком (DE);
-различные алгоритмы управления DE (например RTS или автоматически); не знание алгоритма часто приводит к нерабочей схеме!
-USB<->RS232 и USB<->RS485 видны как СОМ- порты;
