Кабель для rs 485 stp

Практика разводки сетей RS-485

Цель настоящей статьи — предоставить базовые понятия по выбору элементов соединений для сетей на основе RS-485.

Кабель

Кабели, по которым осуществляется передача данных, могут быть совершенно разными. Это могут быть отдельные провода, витые пары различных типов: экранированные и неэкранированные. Однако, чем ближе применяемый кабель к рекомендациям, данных в предыдущей части статьи, тем больше вероятность, что построенная вами сеть будет функционировать быстро и надёжно.

Обычные провода. Если вы используете контроллеры Segnetics, то вы уже наверняка создавали сеть простейшего вида. Она идёт вразрез со всеми рекомендациями, но работает довольно таки устойчиво и на максимальной скорости. Эта сеть была создана вами для загрузки программы и соединяла конвертер, подключенный к компьютеру с контроллером (Рисунок 1).

Рис. 1. Простейший кабель — два обычных провода. Для связи на расстояниях до 10 метров нет ничего предосудительного в их использовании даже без согласующих резисторов и общего провода.

Однако, не стоит считать, что на малых расстояниях (например, внутри щита) совсем не нужно обращать внимание на разводку сети. Если контроллеры имеют разные источники питания, то дренажный провод будет совсем не лишним. Рано или поздно это обязательно пригодится! Другое дело, что предохранители и токоограничивающие резисторы скорее всего будут лишней тратой и сил и денег.

Витая пара. Несмотря на то, что RS-485 может успешно осуществлять передачу с использованием обычных одиночных проводов, он должен использоваться с проводкой, обычно называемой «витая пара».

Рис. 2. Витая пара для больших токов.

Рис. 3. Витая пара для передачи видеосигнала.
Более подробно Цифровой мультимедийный интерфейс HDMI

Рис. 4. Всем знакомые «компьютерные» витые пары (слева направо): UTP, FTP и STP.

Любая витая пара лучше, чем два одиночных провода, но параметры этих витых пар далеки от рекомендуемых. Это не позволяет организовывать протяженные устойчивые сети на базе RS485.

Например, силовая пара не имеет экранирования и определённого волнового сопротивления. Однако, большое сечение проводников и высокая устойчивость к излому, позволяет использовать её в высоконагруженных (большое количество контроллеров) сетях малой протяжённости (десятки метров).

Видеокабель характеризуется малым затуханием сигнала и прекрасной изоляцией. Но имеет волновое сопротивление всего 75 ом и поэтому высоконагруженную сеть на его базе построить не удастся. Однако, если в проводке здания такой свободный кабель уже присутствует, то для связи на сотню-другую метров между парой-тройкой контроллеров и компьютером он вполне сгодится.

Компьютерные витые пары, кроме своей откровенной дешевизны и большой вероятности, что они уже наверняка проложены в проводке здания, отличаются большим электрическим сопротивлением проводников, обусловленным их малым сечением. Это накладывает ограничение на общую нагрузку в сети. При этом волновое сопротивление кабеля близко к 100 омам, что является неплохим показателем. На таком кабеле вполне достижимы расстояния в 300-400 метров между двумя контроллерами или контроллером и компьютером. При увеличении количества контроллеров в сети дальность связи падает — сказывается малое сечение проводников.

При использовании «компьютерных» или видеокабелей знаковым признаком перегрузки сети является всякое пропадание связи при добавлении в сеть ещё одного контроллера. Знаковым признаком превышения допустимой длины кабеля является отсутствие связи между самыми дальними контроллерами в сети, но связь между более ближними контроллерами при этом функционирует устойчиво и без замечаний.

Применение специализированного кабеля во многих простейших случаях обойдётся в гораздо большие деньги, не имея при этом никаких веских обоснований, кроме как «так положено по стандарту». Но и устойчивость сети такие кабели дадут в разы, а то и на порядки большую.

Вот неполный список специализированных кабелей, которые легко найти за несколько минут:

Тип	Описание
КИПЭКГнг(А)-HF Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭКнг(А)-HF Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭВБВнг(А)-LS Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭВБВнг(А)-LS Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПЭКГнг(А)-HF Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭнг(А)-HF Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные
КИПЭБнг(А)-HF Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭКГнг(А)-HF Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭВКВнг(А)-LS Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПЭВнг(А)-LS Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭВнг(А)-LS Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные
КИПЭнг(А)-HF Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПвЭБнг(А)-HF Nx2x0,78	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПЭКГнг(А)-HF Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПЭКнг(А)-HF Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПЭВКГнг(А)-LS Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные
КИПЭВКВнг(А)-LS Nx2x0,60	Кабели для промышленного интерфейса RS-485 групповой прокладки, пожаробезопасные, бронированные

Применение специализированного кабеля позволит построить гарантированно беспроблемную и работающую сеть передачи данных на базе любых устройств, использующих RS485.

Согласующие резисторы

Согласующий резистор — это просто резистор, который установлен на крайних концах кабеля (Рис. 5). В идеале, сопротивление согласующего резистора равно волновому сопротивлению кабеля.

Если сопротивление согласующих резисторов не равно волновому сопротивлению кабеля, произойдет отражение, т.е. сигнал вернется по кабелю обратно. Значительные расхождения могут вызвать отражения, достаточно большие для того, чтобы привести к ошибкам в данных.

Контроллеры Segnetics имеют встроенные согласующие резисторы (так называемые «терминаторы» — такое название дано им потому, что они уничтожают рассогласование). Номинал согласующих резисторов, установленных в контроллере равен 120 омам. В заводской настройке контроллера согласующий резистор отключен. При необходимости, его можно включить, просто установив нужную перемычку:

Рис. 6. Расположение перемычек в контроллере SMH2010.

Рис. 7. Расположение перемычки в контроллере Pixel.

Внимание! Конвертеры USB RS485 или RS232 RS485 зачастую не имеют встроенных согласующих резисторов! Поэтому нужно использовать внешний согласующий резистор, который подключается напрямую к клеммам конвертера:

Рис. 8. Использование внешнего сопротивления для согласования кабеля.

Максимальное число передатчиков и приемников в сети

Простейшая сеть на основе RS-485 состоит из одного управляющего устройства (например, контроллер) и одного управляемого (например, преобразователь частоты). Расстояние между ними редко превышает десять метров.

Более сложные сети имеют, кроме управляющего устройства, ещё несколько управляемых. В этом случае сеть имеет не очень большую протяжённость (максимум десятки метров) и имеет стабильные условия функционирования. Под стабильностью условий подразумевается, что все устройства сгруппированы на довольно-таки маленькой площади (внутри шкафа или два-три рядом расположенных шкафа) и в процессе эксплуатации оборудования отсутствуют такие неожиданности, как неумелое расположение силовых кабелей и оборудования монтажниками сторонних организаций.

Рис. 9. Пример локальной распределённой системы управления.

Самую большую сложность имеют сети, использующиеся для диспетчеризации. Как правило они совмещают максимальную протяжённость и большое количество опрашиваемых устройств, размещённых по всему зданию.

В этом случае легко достигнуть предела нагрузочной способности сети: 31 шкаф управления с одной стороны и конвертер с компьютером с другой стороны.

Кроме этого, не всегда достаточно и допустимой длины сети (1000 метров).

И, наконец, появляется проблема пропускной способности сети.

Сети диспетчеризации

Как упоминалось выше, при создании высоконагруженной и протяжённой сети возникает четыре проблемы:

1. Большая протяжённость сети.
2. Большое количество устройств в сети.
3. Высокий уровень помех в сети.
4. Ограниченная пропускная способность сети.

При этом, последняя проблема всегда является следствием первых трёх.

Большая протяжённость сети. Стандартом RS-485 общая длина линии связи ограничена 1000 метрами. Обойти это ограничение собственными силами контроллеров невозможно (в пределах поставленной задачи).

Однако, существуют специальные усилители сигналов RS-485. Они называются «Повторители» или «Репитерами» (Repeater). Их назначение состоит в том, чтобы ретранслировать все сигналы, проходящие по сети.

Таким образом, подключив в компьютеру, например, 10 шкафов управления на расстоянии 500 метров, подключаем к концу полученной сети повторитель и получаем ещё 1000 метров допустимой длины! Таким образом, устанавливая повторители, сеть можно наращивать до довольно-таки больших расстояний (десятки километров).

Рис. 10. Пример увеличения дальности связи до 2 км за счёт использования повторителя.

Большое количество устройств в сети. Стандартом RS-485 нагрузочная способность сети ограничена 32-мя устройствами. Т.е. это компьютер + 31 шкаф управления. Обойти это ограничение собственными силами контроллеров невозможно (опять же, в пределах поставленной задачи).

Повторители решают и эту проблему. Сеть может состоять из множества сегментов: компьютер, 10 шкафов управления, повторитель, ещё 10 шкафов. И ещё и ещё.

Нужно только обязательно помнить, что повторитель такое же устройство, как и контроллер: он нагружает сеть и для него существуют все правила подключения, которые описывает стандарт RS-485.

Высокий уровень помех в сети.

Повторители, кроме усиления сигнала, становятся преградой для многих видов помех. А повторители с опторазвязкой формируют электрически изолированные друг от друга сегменты одной сети. В этом случае даже кабели, применяемые в сегментах, могут быть с различными характеристиками!

Но с помехами внутри сегмента они бороться не могут. С этим уже придётся справляться как проектировщику (закладывая в проект оптимальные типы кабелей и трассы их прокладки), так и наладчику (выбирая правильную точку заземления экрана кабеля и подбирая нужную скорость передачи данных в сети).

Ограниченная пропускная способность сети.

При использовании Modbus-RTU (мастер по очереди опрашивает слейвы), время полного опроса всей системы пропорционально количеству устройств. Например, если опрос занимает передачу десятка байт туда и обратно, на скорости 9600 это займет 20 миллисекунд. Немного? А теперь умножьте на 256 – получите 5 секунд. Если для пожарной системы это еще может быть приемлемо, то для системы контроля доступа, пожалуй, тяжело найти клиента, готового ждать 5 секунд после поднесения карты. Многие за это время выломают дверь и еще и настучат по голове тому, кто такую систему установил.

Поэтому, планируя большую и расветвлённую сеть, обязательно просчитывайте трафик и частоту опроса в этой сети. Что толку считывать 10 раз в секунду показания датчика наружной температуры, если достаточно одного раза за 10 минут. И это касается абсолютно любой переменной, «путешествующей» в сети.

Источник

CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Сборка электрощитов, автоматика и автоматизация для квартир и частных домов. Программы для ПЛК. Сценический свет (световые шоу, настройка оборудования). Консультации, мастер-классы.

Щит с автоматикой IPM для коттеджа (Поварово)

Автоматика моего санузла на логическом реле ABB CL

Щиты TwinLine в Долгопрудный (таунхаус) и Солнечногорск

Щит для котельной на базе сенсорного ПЛК ОВЕН (Папушево)

Щиты с IPM (сеть, генератор, UPS) в Ядромино и Победа-2

Щит в ЖК Монэ на ПЛК ОВЕН со сценарным управлением светом

Силовой щит в Весёлово (Тула): Простой трёхфазный

Щит для квартиры в Митино на ПЛК ОВЕН (свет, отопление)

Кабели: Интерфейсные (RS-485, DMX-512)

Кабели для интерфейса RS-485 разного вида

Хэй! И сегодня ещё одна часть поста про кабели. На этот раз про RS-485, потому что в то время, когда я расспрашивал других о том, чем мне развести RS-485 внутри щита на ОВЕНы, мне не попадались люди, которые знают. Все советовали какой-то J-Y(ST)-Y (который я никак не запомню как правильно обозначается) и прочую хрень со словами: «Ну там же похер, главное же витая пара чтобы была».

Стал я искать другие кабели и составил для себя некую памятку, которой с вами и делюсь сейчас. Суть моей заморочки в том, что многие советуют, мать их, всякие финтифлюшные кабели для RS-485, но ни одна сволочь не показывает (или не упоминает) о том, насколько сложно эти кабели правильно разделывать внутри щита и подключать к устройствам. Вот по этому критерию я и составлял свой рейтинг этих кабелей.

Что такое RS-485 физически? Это — витая пара с волновым сопротивлением в 120 Ом. Если вокруг нет помех и длина линии короткая (скажем, пару метров внутри щита), то этому интерфейсу совершенно наплевать на то, каким кабелем он проложен. Да хоть просто проводами.

Я так самый первый щит на ПЛК собирал: взял кусок от обычной витой пары и нафигачил всё между ПЛК и его модулями. Вот тут её можно разглядеть среди кучи проводов:

Тестирование выходов ПЛК и ламп освещения

Получилась херня и мне не совсем понравилось. Как это так? Ответственный интерфейс, на котором держится вся связь между модулями — а сделан через жопу. И вот спросил я у народа про спецкабели… и ткнули меня носом в этом самый J-Y(ST)-Y или как его там. Название мне СРАЗУ не понравилось — какая-то хрень, не логичная, кривая и незапоминаемая.

Ещё было толком не до конца ясно: то ли этот кабель для пожарки, то ли для RS-485. Я взял его метров 20 на пробу и собирал на нём свои щиты. Вот так этот кабель выглядит:

Кабель типа J-Y(ST)Y 1x2x0.8, который можно применять в RS-485

Жилы жёсткие (моножила), экран сделан из хрупкой фольги и выведен тонкой проволочкой. Внутренние жилы в изоляции типа силиконовой. Наружный диаметр — около 5-6 мм. А самое дерьмо в этом кабеле, который мне попался — это то, что внешняя оболочка вообще никак не липнет ко внутренностям! Даже на длине в метр — и то вся внутрянка из кабеля просто вываливается нахер, достаточно только потянуть за жилы.

И поэтому мы плавно и переходим к тому, что мне было непонятно: как вы ЭТО, блин, монтируете-то в щитах? Когда у нас магистральные линии — там проблем нет, потому что такой кабель подходит на клеммы или другие разъёмы и его там можно разделать с запасом. А вот как быть, когда внутри щита надо несколько модулей ввода-вывода окучить? Там кусочки этого кабеля будут короткие, нормально их разделать (в том числе вывести экран) хрен получится.

Я с ним мучился вот так вот:

Пример соединения RS-485 кабелем J(ST)Y

Мне пришлось окучивать концы каждого кабеля термоусадкой, чтобы из него ничего не выпало. На соединение экрана я тут забил, но мне всё-таки интересно то, как же надо поступать в этом случае, если экран — это тонкая проволочка. Паять, что ли?

Этот кабель мне НЕ понравился. ВООБЩЕ! Меня с него перетошнило нахрен! И так он у меня и валяется до сих пор в бухточке.

Идём дальше. Недавно я решил порыться в каталоге ЭТМа и посмотреть: есть ли специальные кабели для RS-485, доступны ли они по складам и сколько стоят. И нашёл два более приятных в работе кабеля. Собственно, ради них я и затеял этот пост.

Первые кабели — это КОПСЭнг(А)-FRHF. Эти кабели выпускаются (и есть в наличии) в вариантах «-FRHF» или «-FRLS». Для наших случаев (разводка RS-485 в щшите или по квартире) можно брать любой из двух вариантов кабеля — тот, который будет в наличии.

Название сложное и кабель вроде как немного сопротивляется огню, но это не главное его достоинство. Главное его достоинство — компактность! Его наружный диаметр всего 4-5 мм, а внутренности держатся гораздо плотнее, чем в этом J-Y(ST)-шо-то-там.

Кабели выпускаются на одну или две пары. Вот чего я занёс себе в базу:

• Сегмент КОПСЭнг(А)-FRHF 1×2х0.67 (0,35) Кабель интерфейса RS-485 (120 Ом) 1 витая пара, огнестойкий
• Сегмент КОПСЭнг(А)-FRHF 2×2х0.67 (0,35) Кабель интерфейса RS-485 (120 Ом) 2 витые пары, огнестойкий
• Сегмент КОПСЭнг(А)-FRHF 2×2х0.8 (0,5) Кабель интерфейса RS-485 (120 Ом) 2 витые пары, огнестойкий
• Сегмент КОПСЭнг(А)-FRHF 2×2х0.98 (0,75) Кабель интерфейса RS-485 (120 Ом) 2 витые пары, огнестойкий
• Сегмент КОПСЭнг(А)-FRHF 2×2х1.38 (1,49) Кабель интерфейса RS-485 (120 Ом) 2 витые пары, огнестойкий

Обратите внимание, что в скобках я указал сечение в кв.мм. Это важная особенность таких кабелей: там пишут диаметр дилы в миллиметрах, который надо самому пересчитывать в сечение, чтобы было понятно, на что рассчитывать. Для простых проектов, где требуется только линия связи, я закладываю кабель небольшого сечения (0,67). А если мне нужно питание (по второй паре кабеля) и связь — то я беру кабели большего сечения, если линия длинная и надо ожидать падение напряжения на ней.

Выглядит этот кабель так:

Кабель КОПСЭнг(А)-FRHF 1×2х0.67, который удобно применять для RS-485 внутри щитов (тонкий)

Изоляция жил у него силиконовая, мягкая. Зачищать её надо аккуратно, а то можно снять больше чем надо. В монтаже этот кабель мне понравился: он неплохо держит форму и тонкий! Вот так я развёл RS-485 в щите котельной в Папушево, про который рассказал в этом посте (даю ссылку на третью часть, откуда можно открыть вторую и первую).

Пример соединения RS-485 кабелем КОПСЭнг

По ощущениям с этим JST — просто прям земля и небо! Очень удобно.

У меня остался вопрос по поводу экрана и того, как этот экран правильно соединять в щите. На этот раз я его спаял!

Спайка экранирующей жилы кабелей между собой в щите

Ну и конечно же заземлил: к этому месту подпаял провод и увёл его на клемму PE. Технология пока отрабатывается: по идее тут тоже надо было термоусадить, но я пока не придумал как такие кабели затермоусадить так, чтобы место спайки экрана было закрыто и кабели отдельно были.

Второй кабель — злоМагистральный!! Это марка «КИ-485-ЭВнг(А)-LS»:

Кабель КИ-485-ЭВнг(А)-LS 1x2x0.6, который удобно применять в магистральных линиях RS-485 (между щитами)

Число пар тоже есть разное. Вот артикулы:

• Сегмент КИ-485-ЭВнг(А)-LS 1x2x0.6 Кабель интерфейса RS-485 (120 Ом) 1 витая пара
• Сегмент КИ-485-ЭВнг(А)-LS 2x2x0.6 Кабель интерфейса RS-485 (120 Ом) 2 витых пары

Этот кабель реально ЗЛОЙ! Его наружный диаметр — 8-9 мм, и самое злое тут — это ЭКРАН! В кабелях, про которые я только что рассказал, экран так себе — фольга — только внутри щита монтировать, где с ним можно нежно образаться. А тут экран — как в суровых советских кабелях: полностью оплетает ВСЁ — да так плотно, что его затрахаешься расплетать!

Внутри кабеля провода проложены верёвками для того, чтобы пары не ломало при небольших радиусах изгиба. Экран выведен и на проволочку и на оплётку. Таким каблом хорошо тянуть линии между щитами по дому (так и будет на этом объекте, про который я расскажу дальше).

Оба кабеля мне понравились! Буду их использовать!

Ещё из новостей — это новые УЗИПы для сигнальных линий от ABB (производятся на заводе в Великобритании). Вот образец такого УЗИПа с артикулом 7TCA085400R0311. Он рассчитан на одну сигнальную линию и придуман сразу для того, чтобы подключать магистральный кабель и его экран.

УЗИП от ABB для линий RS-485 в промышленных сетях на DIN-рейку (7TCA085400R0311)

По высоте — небольшой, поэтому можно использовать сразу в качестве клеммника в шкафах. Верхний болт — это PE. Можно накинуть наконечник, можно накрутить на шину прям (если нужен блок таких УЗИПов). Я чуток жалею, что не знал о них полгода назад, а то заложил бы в щит!

И последнее, про чего я ещё напомню — это про кабели для DMX-512. Который тоже тот же RS-485, только с другим протоколом. У меня лежит кабель DAP DIG-110, который по структуре напоминает микрофонный, но предназначен специально для RS-485, так как имеет волновое сопротивление в 120 Ом.

Кабель DAP DIG-110, который удобен для разводки RS-485 в линиях протокола DMX-512

В СценоСвете такие кабели обязательно делают повышенной гибкости, потому что иногда (особенно в прокатных конторах) эти линии часто переключаются и меняются местами (а кабели возятся с площадки на площадку) и кабель с жёсткими жилами такого обращения не выдержит.

Ещё воткну в пост для справки (себе же) картинку подключения кабелей в разъёмы XLR, а то я иногда забываю распиновку.

Справочная картинка подключения разъёмов XLR 3pin в интерфейсе DMX-512

Источник