Интерфейс RS-485 предполагает использование соединения между приборами типа «шина», когда все приборы соединяются по интерфейсу одной парой проводов (линии A и B). Линия связи должна быть согласована с двух концов оконечными резисторами.
Схема подключения приборов к магистральному интерфейсу RS-485.
Максимально возможная длина линии RS-485 определяется, в основном, характеристиками кабеля и электромагнитной обстановкой на объекте эксплуатации. При использовании кабеля с диаметром жил 0,5 мм (сечение около 0,2 кв. мм) рекомендуемая длина линии RS-485 - не более 1200 м, при сечении 0,5 кв. мм - не более 3000 м. Использование кабеля с сечением жил менее 0,2 кв. мм нежелательно. Рекомендуется использовать кабель типа «витая пара» для уменьшения восприимчивости линии к электромагнитным помехам, а также уменьшения уровня излучаемых помех. При протяжённости линии RS-485 от 100 м использование витой пары обязательно.
Для подключения приборов к интерфейсу RS-485 необходимо контакты «А» и «В» приборов подключить соответственно к линиям A и B интерфейса.
Для согласования используются резисторы сопротивлением 620 Ом, которые устанавливаются на первом и последнем приборах в линии. Большинство приборов имеет встроенное согласующее сопротивление, которое может быть включено в линию установкой перемычки («джампера») на плате прибора. Поскольку в состоянии поставки перемычки установлены, их нужно снять на всех приборах, кроме первого и последнего в линии RS-485. В преобразователях-повторителях «С2000-ПИ» согласующее сопротивление для каждого (изолированного и неизолированного) выхода RS-485 включается переключателями. В приборах «С2000-К» и «С2000-КС» встроенное согласующее сопротивление и перемычка для его подключения отсутствуют. Если прибор такого типа является первым или последним в линии RS-485, необходимо установить между клеммами «А» и «В» резистор сопротивлением 620 Ом. Этот резистор входит в комплект поставки прибора. Пульт «С2000М»/«С2000М исп.02» может быть установлен в любом месте линии RS-485. Если он является первым или последним прибором в линии, между клеммами «А» и «В» устанавливается согласующий резистор 620 Ом (входит в комплект поставки).
Для увеличения длины линии связи могут быть использованы повторители-ретрансляторы интерфейса RS-485 с автоматическим переключением направления передачи (см. рис.).
Увеличение длины линии RS-485 с помощью повторителей интерфейса
Например, преобразователь-повторитель интерфейсов с гальванической изоляцией «С2000-ПИ» позволяет увеличить длину линии максимум на 1500 м, обеспечивает гальваническую изоляцию между сегментами линии и автоматически отключает короткозамкнутые сегменты интерфейса RS-485. Каждый изолированный сегмент линии RS-485 должен быть согласован с двух сторон - в начале и конце. Следует обратить внимание на включение согласующих резисторов в каждом сегменте линии RS-485: они должны быть включены переключателями в повторителях «С2000-ПИ», а не перемычками в приборах, поскольку переключатели не только подключают согласующее сопротивление, но также выдают в линию RS 485 напряжение смещения, которое необходимо для правильной работы этих повторителей.
С помощью повторителей «С2000-ПИ» можно делать длинные ответвления от основной магистрали RS-485 для построения топологии «звезда». При этом должен быть согласован и сегмент, от которого делается ответвление, и каждое из ответвлений, как показано на рис. Следует обратить особое внимание, что согласующие резисторы на «С2000-ПИ» должны устанавливаться переключателями.
Конфигурация типа «звезда»
Ответвления на линии RS-485 нежелательны, так как они увеличивают искажение сигнала в линии, но практически допустимы при небольшой длине ответвлений (не более 50 м). Согласующие резисторы на отдельных ответвлениях не устанавливаются. Ответвления большой длины рекомендуется делать с помощью повторителей «С2000-ПИ», как показано на рис.
Построение сети RS-485 c топологией «звезда» при помощи повторителей
В распределенной системе, в которой подключенные к одной линии RS-485 пульт и приборы питаются от разных источников питания, необходимо объединение цепей «0 В» всех приборов и пульта для выравнивания их потенциалов. Несоблюдение этого требования может привести к неустойчивой связи пульта с приборами. При использовании кабеля с несколькими витыми парами проводов для цепи выравнивания потенциалов можно использовать свободную пару. Допускается использовать для этой цели экран экранированной витой пары при условии, что экран не заземлен. Схема подключения приборов и пульта к линии RS-485.
На объектах с тяжелой электромагнитной обстановкой для линии RS-485 можно использовать кабель «экранированная витая пара». Максимальная дальность связи при использовании экранированного кабеля может быть меньше из-за более высокой емкости такого кабеля. Экран кабеля нужно заземлять только в одной точке. (см. рис.).
ВНИМАНИЕ! Обычно ток, протекающий по проводу выравнивания потенциалов, очень мал. Но если «0 В» приборов или источников питания будут подключены к различным локальным шинам защитного заземления, то разность потенциалов между цепями «0 В» может достигать нескольких единиц и даже десятков вольт, а протекающий по цепи выравнивания потенциалов ток может быть значительным. Это может быть причиной неустойчивой связи пульта с приборами и даже привести к выходу приборов из строя. Поэтому нужно избегать заземления цепи «0 В» или, в крайнем случае, заземлять эту цепь только в единственной точке. Нужно учитывать возможность связи «0 В» с цепью защитного заземления в оборудовании, используемом в системе ОПС. Так, связь «0 В» пульта с шиной защитного заземления может возникнуть при подключении к пульту принтера или персонального компьютера, цепь «0 В» может быть заземлена в некоторых источниках питания. Причиной протекания паразитных токов может быть замыкание внешних цепей приборов (RS-485, шлейфы сигнализации, цепи подключения считывателей и т.п.) на металлические конструкции здания. С такой проблемой можно столкнуться в больших системах, в которых пульт и приборы расположены в разных зданиях и объединены интерфейсом RS-485. Надежный способ избежать их - развязать сегменты линии RS 485, соединяющие разные здания, с помощью повторителей интерфейса RS-485 с гальванической изоляцией «С2000-ПИ».
Конфигурация с использованием локальной вычислительной сети Ethernet
Иногда возникает необходимость передачи информационного протокола системы «Орион» по локальной вычислительной сети Ethernet. Одним из решений поставленной задачи является использование преобразователей интерфейса «С2000-Ethernet».
При использовании преобразователя возможны два режима работы:
· Прозрачный режим. Осуществляет передачу данных из интерфейса RS-232 или RS-485 в Ethernet и обратно. Предназначен для использования как в составе системы «Орион» (протокол «Орион» и «Орион Про»), так и в составе других систем;
· Режим с сохранением событий. Обеспечивает увеличение скорости обмена между устройствами системы «Орион» и уменьшение объема информации, передаваемой по локальной сети. Режим используется только в системе с протоколом обмена «Орион».
В случае использования топологии типа «точка-многоточка», к одному «С2000-Ethernet» на стороне опросчика допускается подключать до 8 «С2000-Ethernet» на клиентской стороне
Структурная схема использования «С2000-Ethernet» с «С2000М»
Конфигурация с использованием беспроводных каналов связи
В ряде случаев возникает необходимость передачи информационного протокола системы «Орион» по радиоканалу. Основными достоинствами данной сети являются:
· искро-взрывобезопасность;
· отсутствие необходимости прокладывать кабель.
Для решения поставленной задачи можно применить радиомодемы «С2000-РПИ» (частота 2,4 ГГц) и «Невод-5» (433, 92 МГц).
Варианты использования радиоканального повторителя интерфейсов «С2000-РПИ»
Радиоканальный повторитель интерфейсов «С2000-РПИ» (далее - РПИ) позволяет подключать различное оборудование (с интерфейсом RS-232/RS-485) по радиоканалу и транслировать данные интерфейсов RS-232/RS-485 в диапазоне частот от 2405 до 2483,5 МГц. Предназначен для использования как в составе системы «Орион», так и в составе других систем, использующих пакетную передачу данных. Поддерживает работу в радиосетях с топологиями «Точка-точка», «Точка-многоточка» и ретрансляцию пакетов. Имеет два исполнения: «С2000-РПИ» - с внешней антенной и «С2000-РПИ исп. 01» - без внешней антенны.
Длина радиоканала между двумя РПИ в пределах прямой видимости:
на мощности 10 мВт:
· «С2000-РПИ» - до 200 м (со штатной антенной);
· «С2000-РПИ исп. 01» - до 150 м;
на мощности 100 мВт:
· «С2000-РПИ» - до 600 м (со штатной антенной);
· «С2000-РПИ исп. 01» - до 350 м.
Возможны два режима работы РПИ:
· Дежурный режим. Осуществляет передачу данных из интерфейса RS-232 или RS-485 в радиоканал и обратно;
· Режим ретрансляции. Осуществляет прием и передачу (ретрансляцию пакетов) в радиоканале с одновременной выдачей информации в выбранный проводной интерфейс.
Особенности в работе системы с использованием РПИ:
· Следует учитывать состояние радиоэфира, наличие технологических источников радиопомех, и возможность помех природного характера;
· Для РПИ с внутренней антенной необходимо выбирать место с максимально возможным уровнем сигнала.
В следующих примерах система может работать как с ПК, так и без него.
Соединение «точка-точка»
Соединение «точка-многоточка»
В случае использования топологии типа «точка-многоточка», к одному «С2000-РПИ» на серверной стороне допускается подключать до 6 «С2000-РПИ» на клиентской стороне.
Работа РПИ в режиме ретрансляции пакетов по радиоканалу
Данные, получаемые РПИ №1 по интерфейсу RS-485, передаются по радиоканалу широковещательным пакетом. При приёме пакета по радиоканалу РПИ №2…4 выдают его по интерфейсу RS-485 приборам системы «Орион». РПИ №3 находится в режиме «Ретрансляция» и передаёт принятый пакет по радиоканалу на РПИ №4 и по интерфейсу RS-485 приборам системы «Орион».
Варианты использования радиомодемов «Невод-5»
Специалистами компании «Болид» были проведены испытания системы «Орион» с применением радиомодемов «Невод-5» производства фирмы «Геолинк Электроникс» (далее «Невод-5»), работающим на частоте 433,92 ± 0,2% МГц.
Соединение «точка-многоточка»
В случае использования топологии типа «точка-многоточка» количество «Невод-5» на клиентской стороне ограничивается только необходимой скоростью работы системы.
Работа в режиме ретрансляции пакетов по радиоканалу
Особенности в работе системы с использованием радиомодемов «Невод-5»:
· При использовании стандартных антенн для волны с частотой 433,92 МГц нельзя располагать передатчики на расстоянии ближе 6 метров друг от друга.
· Следует учитывать состояние радиоэфира, наличие технологических источников радиопомех и возможность помех природного характера
Конфигурация с использованием передачи интерфейсов с преобразованием RS-232/RS-485
Для охранных систем и систем контроля доступа возможно построение схем без пульта «С2000М»/«С2000М исп.02», при этом «C2000-Ethernet», помимо передачи интерфейса, осуществляют преобразование интерфейса RS-232 в RS-485.
Преобразователи «RS-FX-MM» и «RS-FX-SM40» не могут использоваться в таком режиме.
Типовая схема работы «С2000-Ethernet» по протоколу «Орион»
Организация канала интерфейса RS-485 для связи пульта «С2000М» исп.02 и АРМ «Орион Про»
В системах, где не требуется резервирование линии RS-485 интерфейса (охранная сигнализация, СКУД, диспетчеризация), второй порт RS-485 пульта «С2000М исп.02» (далее - RS-485 (2)) может быть использован для подключения к ПК с установленным АРМ «Орион Про». Принцип работы «С2000М исп.02» по RS-485 (2) полностью повторяет работу «С2000М» по RS-232.
Простейшая схема подключения к ПК приведена на рис.
Преобразователь «С2000-USB» или «USB-RS485» в данном случае обеспечивают гальваническую развязку пульта и ПК.
Как и в случае с «С2000М», к компьютеру с АРМ «Орион Про» может потребоваться подключить несколько пультов. Это возможно следующими способами:
- использовать несколько коммуникационных портов;
- подключить к одному порту несколько пультов;
Первый способ обеспечивает максимальную производительность за счёт параллельной работы АРМ с пультами, подключенными к разным портам. Он рекомендуется в системах с большой интенсивностью событий и команд (например, СКУД).
При подключении нескольких пультов к одному порту АРМ опрашивает их попеременно, что снижает производительность, но позволяет использовать одну общую линию связи. Логически к одному порту можно подключить до 127 пультов, различающихся адресами. Физически к одной линии RS-485 (2) можно подключить не более двух «С2000М исп.02». Для подключения к одному порту большего количества пультов их нужно подключать через преобразователи-повторители «С2000-ПИ», обеспечивающие гальваническую развязку пультов друг от друга, необходимую, если пульты территориально распределены по объекту, и особенно если располагаются в разных зданиях. Схема подключения нескольких пультов «С2000М исп.02» к персональному компьютеру приведена на рисунке.
Аналогично варианту с «С2000М» в случае с «С2000М исп.02» можно воспользоваться преобразователями интерфейсов «С2000-Ethernet» для подключения к ПК, как в локальных сетях так и через VPN-туннели.
Ещё одним вариантом подключения пульта «С2000М исп.02» к компьютеру с АРМ является использование волоконно-оптической линии связи и преобразователей «RS-FX-MM» (для многомодовых ВОЛС), «RS-FX-SM40» (для одномодовых ВОЛС).
Максимальная длина передачи данных для преобразователя «RS-FX-MM» составляет 2 км, для преобразователя «RS-FX-SM40» - 40 км.
Защита канала интерфейса RS-485 от перенапряжений во время грозы
Если для сегментов интерфейса RS-485 используется воздушная прокладка, следует применять блоки защиты линии «БЗЛ».
Для гальванической развязки сегментов интерфейса целесообразно использовать повторители «С2000-ПИ». При этом питание приборов, подключенных до и после «С2000-ПИ», следует производить от разных источников питания. Шины «0В» данных приборов объединять не следует. Рекомендуемая схема на примере объекта из 3-х зданий представлена на рис.
Схема подключения приборов с защитой интерфейса RS-485 от перенапряжений
