Преобразователь из RS-485 в COM порт

Для соединения АРМ с системой счетчиков необходимо производить переход от стандарта канала RS485 в стандарт RS232. Для этого необходимо наличие между концентратором сети RS485 и операторским АРМом соответствующего преобразователя. Рассмотрим две модели преобразователей: Овен АС3-М-220 и VSCOM SER-COMi-M.

Рассмотрим подробнее преобразователь серии Овен АС3-М. [11].

Интерфейс стандарта EIA RS 232C предназначен для последовательной связи двух устройств. Он является общепринятым и широко используется в аппаратных комплексах с подсоединением внешнего оборудования к персональному компьютеру (ПК). Интерфейс RS232C предусматривает использование «несимметричных» передатчиков и приемников, при этом передача данных осуществляется с помощью «несимметричного» сигнала по двум линиям — ТхD и RxD, а амплитуда сигнала измеряется относительно линии GND («нуля») (рисунок 2.5). Логической единице соответствует диапазон значений амплитуды сигнала (напряжения) от -12 до -3 В, логическому нулю — от +3 до +12 В. Диапазон от -3 до +3 В соответствует зоне нечувствительности, определяющей гистерезис приемника. Несимметричность сигнала обуславливает низкую помехозащищенность данного интерфейса, особенно при промышленных помехах. Наличие линий приема (RxD) и передачи (TxD) данных позволяет поддерживать полнодуплексную передачу информации, т. е. одновременно информация может как передаваться, так и приниматься. На рисунке 2.5 показана типовая схема объединения интерфейсов RS232 и RS485 при организации промышленной сети.

Рисунок 2.5 Типовая схема промышленной сети RS485.

Для управления потоком данных наиболее широко используется аппаратный способ управления. Для корректной передачи данных необходимо, чтобы приемник находился в состоянии готовности к приему информации. При аппаратном способе управления используется сигнал RTS/CTS, который позволяет остановить передачу данных, если приемник не готов к их приему. Аппаратное управление потоком данных обеспечивает самую быструю реакцию передатчика на состояние приемника. При проектировании промышленных систем автоматизации наибольшее распространение получили информационные сети, основанные на интерфейсе стандарта EIA RS 485. В отличие от RS232, этот интерфейс предусматривает передачу данных с помощью «симметричного» (дифференциального) сигнала по двум линиям (А и В) (см. рисунок 2.5) и использование дополнительной линии для выравнивания потенциалов заземления устройств, объединенных в сеть стандарта RS485. Логический уровень сигнала определяется разностью напряжений на линиях (А — В), при этом логической единице соответствует диапазон значений напряжения от +0,2 до +5 В, а логическому нулю — диапазон значений от -0,2 до -5 В. Диапазон от -0,2 до +0,2 В соответствует зоне нечувствительности приемника. При использовании данного интерфейса максимальная длина линии связи между крайними устройствами может составлять до 1200 м. При этом в максимально удаленных друг от друга точках сети рекомендуется устанавливать оконечные согласующие резисторы (терминаторы), позволяющие компенсировать волновое сопротивление кабеля и минимизировать амплитуду отраженного сигнала.

Оба указанных интерфейса поддерживают асинхронный режим передачи. Данные посылаются блоками (кадрами), формат которых представлен на рисунке 2.6 Передача каждого кадра начинается со старт/бита, сигнализирующего приемнику о начале передачи, за которым следуют биты данных и бит четности. Завершает посылку стоп/бит, гарантирующий паузу между посылками. Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоростей обмена: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19 200, 38 400, 57 600, 115 200 бит/с. Количество бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8 (5/ и 6/битные форматы распространены незначительно). Количество стоп/бит может составлять 1, 1,5 или 2 («полтора бита» означает только длительность стопового интервала).

Рисунок 2.6 Формат кадра данных Прибор предназначен для взаимного электрического преобразования сигналов интерфейсов RS232 и RS485, обеспечивает гальваническую изоляцию входов между собой и от питающей сети. Прибор автоматически определяет направление передачи данных, что позволяет исключить необходимость в дополнительном аппаратном управлении обменом данными по линии RTS и значительно снизить временные интервалы (тайм/ауты) между кадрами данных. При этом в качестве ведущего (мастера) может выступать устройство как с интерфейсом RS232, так и с интерфейсом RS485. Прибор поддерживает любые протоколы данных, физическая реализация которых основана на интерфейсах RS232 и RS485. Прибор позволяет подключать к промышленной информационной сети RS485 устройство с интерфейсом RS232, такое как персональный компьютер, считыватель штрих/кодов, электронные весы и т. д. Основные технические характеристики представлены в таблице 2.12. 11].

Таблица 2.12.

Основные технические характеристики.

Прибор предназначен для эксплуатации в следующих условиях:

• — закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов;
• — температура окружающего воздуха от -20 до +75 ОС;
• — относительная влажность воздуха не более 80% (при температуре 25 ОС и ниже);
• — атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа;
• — место расположения до 1000 м над уровнем моря. 11]

Рассмотрим второй вариант — SER-COMi-M преобразователь RS-232 в RS-422/485[12]. Основные свойства:

• — Конвертер RS-232 в RS-422/485;
• — Автоматический контроль приёма-передачи данных для RS-485;
• — RS-422 с аппаратным контролем соединения;
• — Светодиодные индикаторы питания и сигналов;
• — Встроенные резисторы терминации и поляризации-смещения (BIAS);
• — Встроенная защита от импульсных помех 10 КВ;
• — Дальность связи до 1200 м без повторителей;
• — Монтаж на стену или DIN-рейку.

Общее описание:

SER-COMi M — преобразователь RS-232 в RS-422 или RS-485 с автоматическим контролем за направлением передачи данных для RS-485, в металлическом корпусе, крепление на DIN-рейку.

Применение:

• 1) Промышленная/лабораторная автоматизация;
• 2) Системы SCADA;
• 3) Построение автоматических систем;
• 4) Автоматизация торговли и банковских систем;

Основные характеристики преобразователя представлены в таблице 2.13.

Таблица 2.13.

Основные характеристики SER-COMi M.

По основным характеристикам данные преобразователи аналогичны. Но SER-COMi M имеет соединения:

• 1) RS-422: 4-х проводный;
• 2) RS-485: Полнодуплексный 4-х проводный;
• 3) RS-485: Полудуплексный 2-х проводный с эхо;
• 4) RS-485: Полудуплексный 2-х проводный без эхо;

А так же режимы работы:

• 1) RS-422;
• 2) RS-485 с RTS (с сигналом управления передачей);
• 3) RS-485 с DTR;
• 4) RS-485 с ART (Automatic Receive Transmit control);

Выводы

В специальном разделе был рассмотрен состав АСКУ, производился выбор и обоснование выбора отдельных узлов АСКУ. Были рассмотрены электрические счетчики МЕРКУРИЙ 230AR-XX CRL, а так же Энергомера CE303-R33, при их рассмотрении было принято решение об использовании счетчика Энергомера для реализации АСКУ на предприятии. Так же рассматривались стандарты передачи данных канального уровня, из которых более подходящим стал стандарт связи RS485. Произведен выбор преобразователей для преобразования информационного потока из RS485 в RS232. Для этого был выбран SER-COMi M.