СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2013

Роботы, комплексы по транспорти ровке материалов и деталей, системы управления производством, сбороч ные и упаковочные машины оснаща ются множеством датчиков и испол нительных механизмов. Для связи между локальными системами управ ления и промышленными компью терами используют промышленную сеть – набор стандартных протоколов обмена данными, позволяющих свя зать воедино оборудование различных производителей и обеспечить взаимо действие всех уровней системы управ ления. В роли промышленного компьютера может выступать программируемый логический контроллер или персо нальный компьютер, предназначен ный для специальных условий рабо ты. Сегодня, когда микроконтроллеры и другие специализированные мик росхемы стали достаточно дешёвыми, целесообразно выделять в отдельные системы управления локальные зада чи, решение которых осуществляют модули на основе микроконтроллеров. Сеть или промышленная шина поз воляют компьютерам использовать данные модули, обеспечивая связность системы управления. Такая архитек тура существенно увеличивает про изводительность, надёжность и масш табируемость систем. Порядок ко дирования и передачи информации описывает протокол обмена. Для пе редачи информации требуется физи ческая среда, в частности, кабельная линия. Передача по кабельной линии, ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 64 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2013 по сравнению с радиоканалом, умень шает возможность нежелательного съёма информации; при использова нии в спецтехнике не нарушается ра бота системы из за постановки радио помех. Наиболее распространённым типом сетевой топологии является общаяши на, основное преимущество которой заключается в простоте и лёгкости пе реконфигурирования. Общая шина не боится отключения или подключения устройств во время работы и хорошо подходит для объектов, разнесённых на большие расстояния. Р ЕКОМЕНДАЦИИ СТАНДАРТА RS 485 Физическуюреализациюканала свя зи описывает стандарт интерфейса. Однимиз стандартов передачи инфор мации по кабельной линии является RS 485, разработанный совместно ас социацией электронной промыш ленности (EIA, Electronics Industries Association) и ассоциацией промыш ленности средств связи (TIA, Telecom munications Industry Association). Аб бревиатура «RS» означает рекомен дованный стандарт (recommended standard). Конфигурация сети точка–точка, например датчик – промышленный компьютер, является простейшей ли нией связи. Стандарт RS 485 поддер живает многоточечные соединения, обеспечивая создание сетей с числом узлов до 32 и передачу на расстояние до 1200 метров. Использование повто рителей позволяет увеличить расстоя ние передачи ещё на 1200 м или до бавить 32 узла. Стандарт RS 485 до пускает более одного приёмника и передатчика на одной линии и поддер живает полудуплексную связь, позво ляющую двум устройствам поочерёд но работать приёмником или передат чиком. Сеть, построенная на основе RS 485, представляет собой устройства, соеди нённые при помощи витой пары про водов и сигнальной земли. В основе интерфейса RS 485 лежит принцип ба лансной (дифференциальной) пере дачи данных. Другими словами, когда один провод передаёт высокий уро вень, другой провод будет передавать низкий уровень, и наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность по тенциалов: при «1» она положительна, при «0» – отрицательна (см. рис. 1). Хотя сигнальная земля обязательна для правильной работы интерфейсов приёмника и передатчика, она не ис пользуется для определения логичес кого состояния линии. Сигнал переда ётся разностью потенциалов между проводами А и В. Такой способ переда чи обеспечивает высокую устойчи вость к помехе, действующей на оба провода линии одинаково (синфазно). Если сигнал передаётся потенциа лом в одном проводе относительно об щего, то наводка на этот провод может исказить сигнал относительно обще го провода. Кроме того, на сопротивле нии длинного общего провода будет падать разность потенциалов земель, чего не происходит при балансной пе редаче. Э ЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ИНТЕРФЕЙСА Для оснащения электронного уст ройства интерфейсом RS 485 при меняются специализированные мик росхемы, обеспечивающие элек трическое согласование линии связи промышленной сети и схемыобработ ки данных. Микросхемы электричес кого согласования не принимают учас тия в обработке информации, и для них не важен тип протокола обмена данными. Задача специализированной мик росхемы интерфейса RS 485 – пре образование балансного сигнала в однофазный сигнал, например, соот ветствующий требованиям после довательного асинхронного интер фейса USART. Для предотвращения проникновения помех, наводимых внешними источниками на линию связи, в устройство, оснащённое ин Напряжение на проводе В относительно сигнальной земли t Напряжение на проводе А относительно сигнальной земли t Рис. 1. Балансный сигнал на проводах витой пары А и В Интерфейс RS 485 c гальванической развязкой Платон Денисов (г. Симферополь) В статье описана реализация промышленного интерфейса на основе популярной микросхемы MAX1480.