Проекты и решенияИСО ОрионОрганизация каналов связиОрганизация канала интерфейса RS-485
С2000-ИПГ

Организация канала интерфейса RS-485

Конфигурация типа «шина»

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 (рис. ниже).

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.

Схема подключения приборов к магистральному интерфейсу RS-485

Схема подключения приборов к магистральному интерфейсу RS-485

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» («С2000») 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

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.

ВНИМАНИЕ! Цепи «0 В» изолированных сегментов линии между собой не объединяются. Более того, нельзя питать изолированные приборы от общего источника питания во избежание гальванической связи через общие цепи питания.

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. 70. 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

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 приведена на рис.

Схема подключения приборов к магистральному интерфейсу RS-485

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».

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.

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-многоточие», к одному «С2000-Ethernet» на серверной стороне допускается подключать до 10 «С2000-Ethernet» на клиентской стороне. На рис. выше приведена схема использования «С2000-Ethernet» с АРМ «Орион»/ «Орион Про» и пультом «С2000М». Данная схема подходит для больших объектов, когда необходима повышенная информативность и расширенные функциональных возможностей системы (например, для организации диспетчерского поста, ведения журнала событий, сбора статистики, построения различных отчетов и др.).

Для небольших объектов, возможно построение системы под управлением пульта согласно схеме на рис. ниже без использования АРМ «Орион»/«Орион  Про».

Структурная схема использования «С2000-Ethernet» с «С2000М»

Структурная схема использования С2000-Ethernet с С2000М

Конфигурация с использованием волоконно-оптической линии связи

Для подключения удаленных приборов к сетевому контроллеру по волоконно-оптической линии используются два модема ВОЛС: один – на стороне сетевого контроллера, второй – на стороне удаленных приборов системы «Орион».

Нашими специалистами были проверены волоконно-оптические приемо-передатчики Transio TCF-142-M фирмы Моха Technologies Co. Схема подключения приборов по интерфейсу RS-485 с использованием модемов Transio TCF-142-M приведена на рис.

Структурная схема использования Transio TCF-142-M с АРМ «Орион» и «С2000М»

Структурная схема использования Transio TCF-142-M с АРМ «Орион» и «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 постав ленной 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-многоточие» 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»

Структурная схема использования «С2000-РПИ» с АРМ «Орион» и «С2000М», соединение «точка-точка»

Соединение «точка-многоточие»

Структурная схема использования «С2000-РПИ» с АРМ «Орион» и «С2000М», соединение «точка-многоточие»

В случае использования топологии типа «точка-многоточие», к одному «С2000-РПИ» на серверной стороне допускается подключать до 6 «С2000-РПИ» на клиентской стороне.

Работа РПИ в режиме ретрансляции пакетов по радиоканалу

Структурная схема использования «С2000-РПИ» с АРМ «Орион» и «С2000М», соединение «точка-многоточие» с ретрансляцией

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-многоточие»

В случае использования топологии типа «точка-многоточие», количество «Невод-5» на клиентской стороне ограничивается только необходимой скоростью работы системы.

Повторяем, что в следующих примерах система может работать как с ПК, так и без него.

Структурная схема использования «Невод-5» с АРМ «Орион» и «С2000М», соединение «точка-многоточие»

Работа в режиме ретрансляции пакетов по радиоканалу

Структурная схема использования «Невод-5» с АРМ «Орион» и «С2000М», соединение «точка-точка» с ретрансляцией

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», при этом «C2000-Ethernet» и Transio TCF-142-M, помимо передачи интерфейса, осуществляют преобразование интерфейса RS-232 в RS-485.

Типовая схема работы Transio TCF-142-M по протоколу «Орион»

Типовая схема работы Transio TCF-142-M по протоколу «Орион»

Типовая схема работы «С2000-Ethernet» по протоколу «Орион»

Типовая схема работы «С2000-Ethernet» по протоколу «Орион»

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 рисунке.

Схема подключения приборов с защитой интерфейса RS-485 от перенапряжений

Схема подключения приборов с защитой интерфейса RS-485 от перенапряжений