Интерфейсы связи, используемые в программируемых логических контроллерах

Для связи между контроллерами, а также для связи контроллеров с различным оборудованием и верхним уровнем распределенной системы используются различные интерфейсы связи. Их можно разделить на три группы — интерфейсы последовательной передачи данных, Ethernet и различные виды модемов. Интерфейс USB тоже использует последовательную передачу данных, но, как было сказано ранее, имеет свои особенности и будет рассматриваться отдельно.

Интерфейсы последовательной передачи данных RS232 и RS485

RS232. Рассчитан на соединение двух абонентов между собой, такой тип соединения называется «точка — точка», от англ, point-to-point. Это стандарт связи, рассчитанный на девятипроводную линию, широко использовался для подключения модемов к персональным ЭВМ. В ПЛК часто используются не все его сигнальные провода, а только часть. Соединение между двумя абонентами показано на рис. 6.6.

Обозначения, используемые на рис 6.6:

  • • TD (Transmit Data) — выход передатчика;
  • • RD (Receive Data) — вход приемника;
  • • GND — общая точка;
Соединение двух абонентов по RS232

Рис. 6.6. Соединение двух абонентов по RS232

  • • RTS (Request To Send) — выход запроса передачи данных, состояние «включено» уведомляет другого абонента о наличии у терминала данных для передачи;
  • • CTS (Clear То Send) — вход разрешения терминалу передавать данные, состояние «выключено» запрещает передачу данных;
  • • DTR (Data Terminal Ready) — выход сигнала готовности терминала к обмену данными, состояние «включено» поддерживает коммутируемый канал в состоянии соединения;
  • • DSR (Data Set Ready) — вход сигнала готовности от аппаратуры передачи данных (модем в рабочем режиме подключен к каналу и закончил действия по согласованию с аппаратурой на противоположном конце канала);
  • • CD (Carrier Detected) — вход сигнала обнаружения несущей удаленного модема;
  • • RI (Ring Indicator) — вход индикатора вызова (звонка), в коммутируемом канале этим сигналом модем сигнализирует о принятии сигнала вызова.

Направления сигналов обозначены стрелками.

Часто для соединения между двумя ПЛК, а также для соединения ПЛК с персональным компьютером используется минимальное трехпроводное соединение. Добавление еще двух сигналов (RTS и CTS) позволяет приостанавливать передачу, когда одна из сторон не готова принимать данные. Следующие три сигнала (DTR, DSR и CD) используются при связи ПЛК с модемом. Последний сигнал RI применяется в модемах для коммутируемых каналов, часто в ПЛК его подсоединение не предусмотрено.

В различных ПЛК этот интерфейс реализуется с разным количеством контактов и разными разъемами. В простых ПЛК предусмотрено только минимальное соединение по трем проводам. Данный интерфейс имеет несколько редакций, наиболее распространена версия RS-232C, о которой и будет идти речь далее.

Интерфейс RS232 не помехоустойчив, поскольку передача информационного сигнала в какую-либо из сторон ведется по одному проводу относительно общей точки. Как следствие — расстояния и скорости передачи небольшие. Согласно стандарту RS232C максимальная скорость данной линии связи 115 200 бод при длине кабеля не более 1,5 м, максимальная длина кабеля — 15 м, при скорости передачи не более 9600 бод. Бод — это единица измерения скорости цифрового канала связи, показывающая максимально физически возможную частоту передачи. При этом не учитывается, что часть канала занимает служебная информация, а это снижает скорость передачи данных несущих информацию. Иногда вместо бод применяют термин бит/с, но это не совсем корректно. Следует также учитывать, что при сильных наводках из окружающего пространства, возможно, не удастся добиться соединения на максимальной скорости или на максимальное расстояние.

Данный интерфейс позволяет вести передачу в двух направлениях одновременно, т.е. является полнодуплексным .

Что касается уровней сигналов, то в RS232C сигналы передаются напряжением 12 В разной полярности, логическая единица — это -12 В, а логический ноль — +12 В. Приемник различает сигналы в диапазоне 3—25 В, советующей полярности. В случае отсутствия передачи в канал связи подается логическая единица, т.е. -12 В.

RS485. Рассчитан на соединение до 32 абонентов между собой, все абоненты имеют равный приоритет и могут как передавать, так и принимать данные. Такой тип соединения называется многоточечной линией связи, от англ, multidrop. Информационные сигналы передаются в виде разности потенциалов двух проводов витой нары (рис. 6.7). Всего в передаче данных участвует только одна пара, поэтому передача возможна только в одном направлении, т.е. канал полудуплексный.

Передача сигналов по линии связи RS485

Рис. 6.7. Передача сигналов по линии связи RS485

Приемник принимает разность потенциалов двух проводов, а не напряжение на отдельном проводе, чувствительность приемника — ±200 мВ. При соединении нескольких абонентов соответствующий провод подключается к соответствующему входу приемника (рис. 6.8).

Организация соединения 32 абонентов по RS485

Рис. 6.8. Организация соединения 32 абонентов по RS485

В одном сегменте сети RT485 допускается максимально 32 абонента, максимальная протяженность одного сегмента — 1200 м. При использовании специальных повторителей RS485 можно добавлять новые сегменты сети, таким образом расширяя количество абонентов. Максимально возможное количество абонентов — 256 с учетом повторителей. Следует учитывать, что активную передачу сможет вести только один из абонентов, остальные будут ждать, пока канал освободится. Поэтому для увеличения количества абонентов нужен анализ объемов передаваемой информации, а также требуемой частоты передачи. Кроме того, увеличение количества абонентов ведет к увеличению вероятности коллизии — ситуации, когда два и более абонента начинают передачу данных одновременно. Механизм разрешения и снижения вероятности коллизий обычно закладывается на уровне протокола передачи.

Согласно стандарту RS485 максимальная скорость передачи составляет 10 Мбит/с при длине кабеля не более 10 м. При максимальной длине 1200 м скорость передачи — не более 62,5 кбит/с. Здесь также имеется в виду физическая пропускная способность канала и не учитывается, что часть канала займет служебная информация.

При большой протяженности сегмента и высоких скоростях передачи могут появится эффекты длинных линий. В этих случаях необходимо в соединениях использовать терминирующее сопротивление, номинал которого зависит от волнового сопротивления витой пары. Второй вариант — снижение скорости передачи ниже 9600 бит/с, на этих скоростях терминирующее сопротивление не нужно.

RS485 часто используется ПЛК для сбора данных с микропроцессорных датчиков, применяющих этот интерфейс связи.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >