Wer ein Tablet oder einen Laptop an Messgeräte oder Antriebsregler anschließen will, findet im Datenblatt des Geräts oft nur einen seriellen Anschluss nach RS-232. Die Anlage auf der Gegenseite verlangt dagegen RS-485 oder RS-422. Die drei Namen bezeichnen elektrische Normen, keine Stecker und keine Protokolle. Dieser Beitrag vergleicht RS-485 und RS-422, nennt Reichweite, Verkabelung und Abschluss und zeigt, welche Geräte im RobustBook-Sortiment laut Datenblatt eine solche Schnittstelle haben. Das sind vier, alle von RuggON. Für jedes andere Gerät brauchen Sie einen Adapter. Die Normwerte stammen aus Anwendungsberichten von Texas Instruments, die Gerätewerte aus den Datenblättern.
RS-485 und RS-422 heißen offiziell TIA/EIA-485 und TIA/EIA-422. Beide Normen beschreiben nur die elektrischen Eigenschaften von Sendern und Empfängern. Das Signal läuft als Spannungsdifferenz über zwei Leitungen, nicht gegen eine gemeinsame Masse. Stecker und Pinbelegung regeln sie nicht, ein Protokoll ebenso wenig. Texas Instruments nennt als Beispiel für ein Protokoll darüber die chinesische Norm DL/T645 für Energiezähler, die RS-485 als Bitübertragung vorschreibt.
Der Unterschied liegt in der Zahl der Teilnehmer. Nach RS-422 sendet ein Gerät an bis zu zehn Empfänger. RS-485 erlaubt mehrere Sender am selben Aderpaar, aber immer nur einen zur Zeit, und bis zu 32 Unit Loads am Bus. Eine Unit Load entspricht einer Last von etwa 12 kΩ. Sparsame Bausteine belegen nur ein Achtel davon, sodass sich bis zu 256 Teilnehmer anschließen lassen. RS-485-Bausteine funktionieren auch in RS-422-Netzen, umgekehrt nicht.
Dass die Differenz zählt, hat einen praktischen Nutzen. Auf einem verdrillten Aderpaar koppeln äußere Störungen auf beide Leitungen gleich ein. Der Empfänger bildet die Differenz und unterdrückt diesen Anteil. Beide Normen verlangen vom Empfänger, dass er ab ±200 mV Differenzspannung sicher umschaltet. Im Gleichtaktbereich ist RS-485 großzügiger: Er reicht von -7 V bis +12 V, bei RS-422 sind es ±7 V.
Die Tabelle stellt die drei Normen mit den Werten der Texas-Instruments-Berichte gegenüber. RS-232 steht nur als Vergleichsspalte da. Anschluss und Fehlersuche bei RS-232 stehen im Beitrag RS-232 in der Praxis: Anschluss, Belegung, Fehlersuche.
| Merkmal | RS-422 | RS-485 | RS-232 (Vergleich) |
|---|---|---|---|
| Signalführung | Spannungsdifferenz auf zwei Leitungen | Spannungsdifferenz auf zwei Leitungen | Spannung gegen gemeinsame Signalmasse |
| Teilnehmer | 1 Sender, bis 10 Empfänger | bis 32 Unit Loads, ein Sender zur Zeit | 2 Geräte (DTE und DCE) |
| Empfängerschwelle | ±200 mV | ±200 mV | ±3 V |
| Höchste Datenrate | 10 Mbit/s | 10 Mbit/s bei 40 Fuß (rund 12 m) | 20 kbit/s |
| Leitungslänge | von der Norm nicht begrenzt; üblich bis etwa 1 km bei höchstens rund 100 kbit/s | 4000 Fuß (rund 1200 m) bei 100 kbit/s | Lastkapazität bis 2500 pF, das sind etwa 15 bis 20 m |
| Abschlusswiderstand | einmal, am Leitungsende beim letzten Empfänger | an beiden Leitungsenden | nicht Gegenstand dieses Vergleichs |
Die Höchstwerte gelten nicht gleichzeitig. Je länger das Kabel, desto niedriger muss die Datenrate sein. Texas Instruments nennt als vorsichtige Faustregel, dass Leitungslänge in Metern mal Datenrate in bit/s unter 10 Millionen bleiben soll. Bei 500 m wären das 20 kbit/s. Der Bericht merkt selbst an, dass moderne Kabel mehr schaffen. Für die Planung heißt das: Rechnen Sie mit der Faustregel und messen Sie nach.
RS-485 läuft meist über ein einziges Aderpaar. Senden und Empfangen finden dann nacheinander statt. Nach dem Senden muss das Gerät in den Empfangsbetrieb wechseln, damit ein anderer Teilnehmer antworten kann. Schalten zwei Sender gleichzeitig ein, entsteht eine Leitungskollision, und die Daten auf dem Bus sind in dieser Zeit unbrauchbar. Beide Normen verlangen deshalb eine Strombegrenzung der Sender, damit nichts zerstört wird.
Für gleichzeitiges Senden und Empfangen braucht RS-485 zwei Aderpaare, also vier Adern. Ein Paar trägt die Daten in die eine Richtung, das zweite in die andere. In einem RS-422-Netz sendet ein Gerät auf seinem Paar, die Empfänger hängen an diesem Paar, und die Gegenrichtung braucht ein zweites.
Industrielle RS-485-Kabel sind laut Texas Instruments ungeschirmte, verdrillte Paare mit einem Wellenwiderstand von 120 Ω und 22 bis 24 AWG. Dazu passen zwei Abschlusswiderstände von je 120 Ω, einer an jedem Ende der Hauptleitung. Stichleitungen zu den Teilnehmern sollen so kurz wie möglich bleiben. Bei RS-422 sitzt der Widerstand nur einmal, am Ende beim letzten Empfänger.
Zwei weitere Punkte führen im Feld zu Fehlern. Erstens der Ruhepegel: Sendet kein Teilnehmer, liegt am Bus eine Differenzspannung nahe null, und ein Empfänger kann durch Rauschen falsche Zeichen erzeugen. Abhilfe schaffen Widerstände, die den Bus im Leerlauf auf einen definierten Pegel ziehen, oder Bausteine mit eingebauter Ruhepegel-Absicherung. Diese Widerstände belasten den Bus mit bis zu 20 Unit Loads und senken die Zahl der möglichen Teilnehmer. Zweitens die Masse: Zwischen entfernten Geräten können große Potentialunterschiede liegen. Texas Instruments rät davon ab, die Masse einfach über eine Ader zu verbinden, weil Ausgleichsströme dann als Störung auf die Datenleitungen koppeln, und zeigt als Lösung galvanisch getrennte Schnittstellen, die den Stromfluss zwischen den Massen unterbinden.
Eine Suche über alle Datenblätter im Bestand findet vier Geräte, die RS-485 oder RS-422 nennen. Alle vier sind Tablets von RuggON und nennen die Schnittstelle in der Zeile „Schnittstellen“ der Kerndatentabelle. In den Datenblättern der übrigen Geräte steht entweder RS-232 oder keine serielle Schnittstelle, aber weder RS-485 noch RS-422. Die Tabelle gibt die Kerndatenzeilen der Datenblätter wieder, die auf den Herstellerdatenblättern von RuggON beruhen.
| Gerät | Display, Schutzart | RS-485 und RS-422 laut Datenblatt | Betriebstemperatur | Gewicht | System |
|---|---|---|---|---|---|
| RuggON Viking II 07A | 7 Zoll, IP65 | RS-422 × 1, RS-485 × 1 | -30 °C bis +60 °C | 1,25 kg | Android 14 |
| RuggON Vortex 07X | 7 Zoll, IP65 | RS-232 (RX/TX)/422/485 × 1, RS-232 (RX/TX)/RS-485 × 2 | Atom x7211E: -30 °C bis 60 °C; Core i5-1335UE: -30 °C bis 55 °C | 1,67 kg | Windows 11 IoT Enterprise |
| RuggON Vulcan 10A | 10,4 Zoll, IP66 | RS-232 (TX/RX)/422/485 × 1, RS-485 × 2 | -30 °C bis 60 °C | 3,2 kg | Android 14 |
| RuggON Vulcan 10X | 10,4 Zoll, IP66 | RS-232 (TX/RX)/422/485 × 1, RS-485 × 2 | -30 °C bis +55 °C | 3,2 kg | Windows 10 / 11 IoT Enterprise |
Das Viking II 07A ist das einzige Gerät mit getrennten Anschlüssen für RS-422 und RS-485, je einer. Es hat daneben zwei RS-232-Anschlüsse und wiegt 1,25 kg. Beim Vortex 07X führt das Datenblatt einen Anschluss als RS-232 (RX/TX)/422/485 und zwei weitere als RS-232 (RX/TX)/RS-485. Nach der Herstellerdarstellung sitzt der erste an der Steckergruppe IO-B (Generic), die beiden anderen an IO-C (M12). Das Vortex hat damit drei Anschlüsse mit RS-485, aber nur einen mit RS-422. Die Vulcan 10A und 10X haben ebenfalls drei: einen kombinierten und zwei reine RS-485-Anschlüsse. Beide haben außerdem einen RS-232-Anschluss mit Stromversorgung und zwei weitere RS-232-Anschlüsse.
Die Schreibweise „RS-232 (TX/RX)/422/485“ ist die des Herstellers. Wie die Betriebsart eines solchen Anschlusses gewählt wird, steht in den Datenblättern nicht. Auch zur galvanischen Trennung und zum Abschlusswiderstand schweigen sie, und eine höchste Baudrate nennen sie nicht. Verlangt Ihre Anlage eine dieser Eigenschaften, klären Sie sie vor der Bestellung mit uns und dem Hersteller.
Alle vier Geräte haben auch einen CAN-Anschluss, beim Vulcan 10X als Option. Wie CAN und SAE J1939 daneben arbeiten, erklärt der Beitrag CAN-Bus und J1939 am Fahrzeugterminal. Allgemein zu Terminals im Fahrzeug lesen Sie Fahrzeugterminal und Staplerterminal.
Bei den Durabook-Laptops und -Tablets, den Fieldbook-Geräten und dem Getac X500 nennen die Datenblätter RS-232, aber nichts anderes. Eine RS-232-Buchse lässt sich nicht einfach an einen RS-485-Bus hängen: Die eine Norm arbeitet mit Spannungen gegen Masse und einer Schwelle von ±3 V, die andere mit einer Differenz und einer Schwelle von ±200 mV. Zwischen beiden braucht es einen Umsetzer. Welche Geräte einen RS-232-Anschluss haben, zeigt die Seite Laptop mit serieller Schnittstelle.
Der übliche Weg führt über einen USB-Adapter. Als Beispiel für die Daten eines solchen Geräts dient der Moxa UPort 1130, der RS-422 und RS-485 anbietet. Moxa gibt im Datenblatt Baudraten von 50 bit/s bis 921,6 kbit/s an, für RS-485 zweidrahtig die Signale Data+, Data- und GND und für den Vierdrahtbetrieb die Paare Tx und Rx. Eine galvanische Trennung mit 2 kV hat nur die Variante UPort 1130I. Der Adapter ist kein RobustBook-Produkt und hier nur ein Beispiel für die Angaben, nach denen Sie suchen sollten.
Ein Adapter verengt den Einsatzbereich des Geräts. Der UPort 1130 arbeitet laut Moxa von 0 bis 55 °C, die RuggON-Tablets in der Tabelle dagegen ab -30 °C. Moxa nennt Treiber für Windows, macOS, Linux und WinCE. Ob ein Treiber für das Betriebssystem Ihres Tablets existiert, prüfen Sie vor dem Kauf, besonders bei Android.
Die Wahl hängt von der Gegenstelle ab, nicht vom Gerät. Drei Fälle decken die meisten Anlagen ab:
Die Norm selbst sagt nichts über Adresse, Baudrate, Parität oder Telegrammaufbau. Das legt das Protokoll darüber fest, und es steht im Handbuch der Gegenstelle. Prüfen Sie dort zuerst, ob die Gegenstelle zwei oder vier Adern erwartet und ob sie einen eigenen Abschlusswiderstand mitbringt. Für Maschinen in der Fertigung lesen Sie auch Maschinensteuerung und Wartung in der Produktion und die Branchenseite Industrie.
Nein. Beide arbeiten mit Spannungsdifferenzen, aber RS-422 erlaubt einen Sender mit bis zu zehn Empfängern, RS-485 mehrere Sender am selben Bus. RS-485-Bausteine lassen sich in RS-422-Netzen einsetzen, RS-422-Bausteine in RS-485-Netzen mit mehreren Sendern nicht zuverlässig.
Texas Instruments nennt 4000 Fuß, rund 1200 m, bei 100 kbit/s und 10 Mbit/s bei 40 Fuß. Dazwischen sinkt die erreichbare Datenrate mit der Länge. Die tatsächliche Grenze hängt vom Kabel, vom Abschluss und von den Störungen vor Ort ab.
Nein. Die Signalpegel und das Prinzip unterscheiden sich, wie die Tabelle oben zeigt. Sie brauchen einen Umsetzer, entweder von USB oder von RS-232 auf RS-485.
Laut Datenblatt sind es der RuggON Viking II 07A, der Vortex 07X, der Vulcan 10A und der Vulcan 10X. Kein anderes Datenblatt im Bestand nennt RS-485 oder RS-422.
Wenn die Anlage RS-485 oder RS-422 verlangt und das Tablet im Fahrzeug oder an der Maschine sitzt, kommen die vier RuggON-Geräte in Frage. Das Viking II 07A ist mit 7 Zoll und 1,25 kg das kleinste und hat je einen Anschluss für RS-422 und RS-485. Wer mehrere RS-485-Stränge anschließen will, ist mit dem Vortex 07X (7 Zoll, Windows) oder den Vulcan 10A und 10X (10,4 Zoll, Android beziehungsweise Windows) besser bedient: Alle drei haben drei Anschlüsse mit RS-485.
Nicht abgedeckt ist, wer einen Durabook- oder Getac-Laptop braucht. Dort bleibt nur ein Adapter, mit den oben genannten Einschränkungen bei Temperatur und Treibern. Offen bleibt auch, was die Datenblätter nicht sagen: galvanische Trennung, Abschlusswiderstand, Baudrate. Klären Sie diese Punkte, bevor Sie bestellen.
Nennen Sie uns die Gegenstelle, die Zahl der Adern und das Protokoll, dann unterstützt Sie das RobustBook-Team bei der Auswahl des passenden Geräts.