Интерфейс RS-485

Интерфейс RS-485 является наиболее распространенным в промышленной автоматизации. Его используют промышленные сети Modbus, Profibus DP, ARCNET, BitBus, WorldFip, LON, Interbus и множество нестандартных сетей. Связано это с тем, что по всем основным показателям данный интерфейс является наилучшим из всех возможных при современном уровне развития технологии. Основными его достоинствами являются:

– двусторонний обмен данными всего по одной витой паре проводов;

– работа с несколькими трансиверами, подключенными к одной и той же линии, т. е. возможность организации сети;

– большая длина линии связи;

– достаточно высокая скорость передачи.

Интерфейс RS-485 используется для передачи сигнала в обоих направлениях (рис. 4) по четырем проводам (2 информационных провода и 2 провода питания). RS-485 является стандартным интерфейсом, специально спроектированным для двунаправленной передачи цифровых данных в условиях индустриального окружения. Он широко используется для построения промышленных сетей, связывающих устройства с интерфейсом RS-485 на расстоянии до 1,2 км (репитеры позволяют увеличить это расстояние).

Один сегмент промышленной сети может содержать до 32 устройств. Применение новых электронных компонентов позволяют увеличить размер сегмента промышленной сети до 256 устройств. На практике при работе на низкой скорости эта цифра может доходить до 400 устройств. Размер адресного пространства модулей возрастает многократно и зависит от длины адреса. Передача сигнала по сети является двунаправленной, инициируемой одним ведущим устройством, в качестве которого обычно используется офисный или промышленный компьютер (контроллер).

Поскольку нагрузочная способность интерфейса RS-485 составляет 32 стандартных устройства, для расширения сети до 256 единиц необходимо использовать RS-485 репитеры между фрагментами, содержащими до 32 модулей.

Интерфейс M–bus

M-bus преимущественно применяется для приборов учета электрической энергии (электросчётчики), тепловой энергии (теплосчётчики), расходомеров воды и газа. Данные передаются на компьютерную станцию (сервер) напрямую или через концентраторы шины
M-Bus, а также усилители-повторители сигнала.

Термин M-Bus может одновременно подразумевать как физический интерфейс, так и протокол передачи данных.

В случае если указано, что прибор учета поддерживает M-bus, всегда следует уточнить, что имеется в виду:

– только физический интерфейс;

– физический интерфейс и протокол (обычно);

– только протокол.

Т.е. прибор может поддерживать протокол M-bus, но интерфейсом подключения при этом выступает, например, RS-485. Или прибор имеет интерфейс M-bus, но протокол обмена разработчики устройства реализовали свой. В этом случае для подключения к автоматизированной системе учета необходимо согласование протокола обмена.

Европейский стандарт M-bus – интерфейс для сбора данных с приборов учета энергоносителей. Используя данный стандарт, можно организовать сбор данных о расходе, фиксируемом счетчиками с сотен приборов. Для этого прокладываются кабельные системы – шины М-bus, к которым подключается прибор (рис. 5).

Система М-bus имеет преимущества перед импульсным выходом, которые позволяют пользоваться ей для создания соответствующих диспетчерских сетей:

– стабильная передача информации с большого количества неинициативных источников на расстояния до нескольких километров;

– система легко реструктуризируется и дополняется новыми источниками данных;

– позволяет осуществлять полный срез реального состояния показаний счетчиков, снимая данные одновременно со многих источников;

– система может быть оптимизирована под требования заказчика.

Недостатки системы M-bus:

1) потеря данных при отказе питания преобразователя импульсов;

2) относительно высокая стоимость преобразователя уровня;

3) емкость сети ограничена адресным пространством и составляет 250 устройств.

Многие производители счетчиков используют собственный протокол обмена данными, предлагая подключение через оптический порт или последовательный интерфейс, а также собственное ПО для регистрации и анализа данных.

Существенным недостатком таких систем является то, что при реализации комплексного проекта системы автоматизации здания или предприятия интерфейсы разных производителей не могут работать в одной коммуникационной сети, с одним драйвером или коммуникационным сервером. Возникает необходимость в дополнительных коммуникационных модулях или программном обеспечении. Это значительно увеличивает стоимость интеграции, затрудняет построение комплексной системы.