Chi vuole collegare un tablet rugged o un notebook rugged a strumenti di misura o a regolatori di azionamento trova spesso, nella scheda tecnica del dispositivo, solo una porta seriale RS-232. L'impianto dall'altra parte richiede invece RS-485 o RS-422. I tre nomi indicano norme elettriche, non connettori né protocolli. Questo articolo confronta RS-485 e RS-422, indica portata, cablaggio e terminazione e mostra quali dispositivi della gamma RobustBook hanno un'interfaccia di questo tipo secondo le schede tecniche. Sono quattro, tutti di RuggON. Ogni altro dispositivo richiede un adattatore. I valori della norma provengono da note applicative di Texas Instruments, i valori dei dispositivi dalle schede tecniche.
RS-485 e RS-422 si chiamano ufficialmente TIA/EIA-485 e TIA/EIA-422. Entrambe le norme descrivono solo le caratteristiche elettriche di trasmettitori e ricevitori. Il segnale viaggia come differenza di tensione su due linee, non rispetto a una massa comune. Connettori e piedinatura non sono regolati, e nemmeno un protocollo. Come esempio di protocollo sovrastante Texas Instruments cita la norma cinese DL/T645 per i contatori di energia, che prescrive RS-485 come livello fisico.
La differenza sta nel numero di partecipanti. Secondo RS-422, un dispositivo trasmette a un massimo di dieci ricevitori. RS-485 consente più trasmettitori sulla stessa coppia, ma uno solo alla volta, e fino a 32 unit load sul bus. Una unit load corrisponde a un carico di circa 12 kΩ. I chip a basso consumo ne occupano solo un ottavo, così si possono collegare fino a 256 partecipanti. I chip RS-485 funzionano anche in reti RS-422, non viceversa.
Il fatto che conti la differenza ha un vantaggio pratico. Su una coppia intrecciata i disturbi esterni si accoppiano in modo uguale su entrambe le linee. Il ricevitore forma la differenza e sopprime questa quota. Entrambe le norme richiedono che il ricevitore commuti con sicurezza a partire da ±200 mV di tensione differenziale. Nel campo di modo comune RS-485 è più generoso: va da -7 V a +12 V, mentre RS-422 ha ±7 V.
La tabella mette a confronto le tre norme con i valori delle note di Texas Instruments. RS-232 compare solo come colonna di confronto. Collegamento e ricerca guasti per RS-232 sono trattati nell'articolo RS-232 in pratica: connessione, piedinatura, ricerca guasti.
| Caratteristica | RS-422 | RS-485 | RS-232 (confronto) |
|---|---|---|---|
| Trasmissione del segnale | differenza di tensione su due linee | differenza di tensione su due linee | tensione rispetto a una massa di segnale comune |
| Partecipanti | 1 trasmettitore, fino a 10 ricevitori | fino a 32 unit load, un trasmettitore alla volta | 2 dispositivi (DTE e DCE) |
| Soglia del ricevitore | ±200 mV | ±200 mV | ±3 V |
| Velocità massima | 10 Mbit/s | 10 Mbit/s a 40 piedi (circa 12 m) | 20 kbit/s |
| Lunghezza del cavo | non limitata dalla norma; di solito fino a circa 1 km con al massimo 100 kbit/s circa | 4000 piedi (circa 1200 m) a 100 kbit/s | capacità di carico fino a 2500 pF, cioè circa 15 a 20 m |
| Resistenza di terminazione | una volta, a fine linea presso l'ultimo ricevitore | a entrambe le estremità della linea | fuori dall'ambito di questo confronto |
I valori massimi non valgono contemporaneamente. Più il cavo è lungo, più bassa deve essere la velocità. Come regola empirica prudente Texas Instruments indica che la lunghezza della linea in metri per la velocità in bit/s deve restare sotto i 10 milioni. Con 500 m sarebbero 20 kbit/s. La nota stessa osserva che i cavi moderni fanno di più. Per la pianificazione significa: calcolate con la regola empirica e poi misurate.
RS-485 funziona di solito su una sola coppia. Trasmissione e ricezione avvengono allora una dopo l'altra. Dopo la trasmissione il dispositivo deve passare in ricezione, in modo che un altro partecipante possa rispondere. Se due trasmettitori si attivano insieme, si ha una collisione sulla linea e i dati sul bus sono inutilizzabili per quel tempo. Entrambe le norme richiedono quindi un limite di corrente dei trasmettitori, perché nulla venga distrutto.
Per trasmettere e ricevere contemporaneamente RS-485 richiede due coppie, cioè quattro fili. Una coppia porta i dati in una direzione, la seconda nell'altra. In una rete RS-422 un dispositivo trasmette sulla sua coppia, i ricevitori sono collegati a quella coppia e la direzione opposta richiede una seconda coppia.
Secondo Texas Instruments i cavi RS-485 industriali sono coppie intrecciate non schermate con impedenza caratteristica di 120 Ω e da 22 a 24 AWG. Si adattano due resistenze di terminazione da 120 Ω ciascuna, una a ogni estremità della linea principale. Le derivazioni verso i partecipanti devono restare il più corte possibile. Con RS-422 la resistenza è posta una sola volta, a fine linea presso l'ultimo ricevitore.
Altri due punti causano guasti sul campo. Primo, il livello di riposo: quando nessun partecipante trasmette, il bus ha una tensione differenziale vicina a zero e il rumore può far produrre caratteri errati a un ricevitore. Aiutano resistenze che portano il bus a un livello definito a riposo, oppure chip con protezione del livello di riposo integrata. Queste resistenze caricano il bus con fino a 20 unit load e riducono il numero di partecipanti possibili. Secondo, la massa: tra dispositivi lontani possono esistere forti differenze di potenziale. Texas Instruments sconsiglia di collegare semplicemente le masse con un filo, perché correnti di compensazione si accoppiano allora come disturbo sulle linee dati, e indica come soluzione interfacce con isolamento galvanico, che bloccano il flusso di corrente tra le masse.
Una ricerca in tutte le schede tecniche della gamma trova quattro dispositivi che indicano RS-485 o RS-422. Tutti e quattro sono tablet RuggON e riportano l'interfaccia nella riga «Interfacce» della tabella dei dati principali. Nelle schede degli altri dispositivi compare RS-232 oppure nessuna interfaccia seriale, ma né RS-485 né RS-422. La tabella riprende le righe dei dati principali delle schede, che si basano sulle schede tecniche del produttore RuggON.
| Dispositivo | Display, protezione | RS-485 e RS-422 secondo la scheda | Temperatura di esercizio | Peso | Sistema |
|---|---|---|---|---|---|
| RuggON Viking II 07A | 7 pollici, IP65 | RS-422 × 1, RS-485 × 1 | da -30 °C a +60 °C | 1,25 kg | Android 14 |
| RuggON Vortex 07X | 7 pollici, IP65 | RS-232 (RX/TX)/422/485 × 1, RS-232 (RX/TX)/RS-485 × 2 | Atom x7211E: da -30 °C a 60 °C; Core i5-1335UE: da -30 °C a 55 °C | 1,67 kg | Windows 11 IoT Enterprise |
| RuggON Vulcan 10A | 10,4 pollici, IP66 | RS-232 (TX/RX)/422/485 × 1, RS-485 × 2 | da -30 °C a 60 °C | 3,2 kg | Android 14 |
| RuggON Vulcan 10X | 10,4 pollici, IP66 | RS-232 (TX/RX)/422/485 × 1, RS-485 × 2 | da -30 °C a +55 °C | 3,2 kg | Windows 10 / 11 IoT Enterprise |
Il Viking II 07A è l'unico dispositivo con porte separate per RS-422 e RS-485, una per ciascuna. Ha inoltre due porte RS-232 e pesa 1,25 kg. Sul Vortex 07X la scheda indica una porta come RS-232 (RX/TX)/422/485 e altre due come RS-232 (RX/TX)/RS-485. Secondo la presentazione del produttore la prima si trova sul gruppo di connettori IO-B (Generic), le altre due su IO-C (M12). Il Vortex ha quindi tre porte con RS-485, ma una sola con RS-422. Anche i Vulcan 10A e 10X ne hanno tre: una combinata e due porte RS-485 pure. Entrambi hanno inoltre una porta RS-232 con alimentazione e altre due porte RS-232.
La dicitura «RS-232 (TX/RX)/422/485» è quella del produttore. Come si scelga la modalità di funzionamento di una tale porta non è indicato nelle schede. Le schede non dicono nulla neppure sull'isolamento galvanico e sulla resistenza di terminazione, e non indicano una velocità massima in baud. Se il vostro impianto richiede una di queste proprietà, chiaritela con noi e con il produttore prima dell'ordine.
Tutti e quattro i dispositivi hanno anche una porta CAN, sul Vulcan 10X come opzione. Come funzionano accanto CAN e SAE J1939 è spiegato nell'articolo Bus CAN e J1939 sul terminale veicolare. Sui terminali veicolari in generale leggete Terminale veicolare e terminale per carrelli elevatori.
Per i notebook e i tablet Durabook, i dispositivi Fieldbook e il Getac X500 le schede indicano RS-232 ma nient'altro. Una presa RS-232 non si collega semplicemente a un bus RS-485: una norma lavora con tensioni rispetto alla massa e una soglia di ±3 V, l'altra con una differenza e una soglia di ±200 mV. Tra le due serve un convertitore. Quali dispositivi hanno una porta RS-232 mostra la pagina Laptop con interfaccia seriale.
La via consueta passa per un adattatore USB. Il Moxa UPort 1130, che offre RS-422 e RS-485, è un esempio dei dati di un dispositivo del genere. Nella scheda tecnica Moxa indica velocità da 50 bit/s a 921,6 kbit/s, i segnali Data+, Data- e GND per RS-485 a due fili e le coppie Tx e Rx per il funzionamento a quattro fili. Solo la variante UPort 1130I ha un isolamento galvanico da 2 kV. L'adattatore non è un prodotto RobustBook ed è solo un esempio delle indicazioni da cercare.
Un adattatore restringe il campo d'impiego del dispositivo. Secondo Moxa l'UPort 1130 funziona da 0 a 55 °C, mentre i tablet RuggON della tabella funzionano da -30 °C. Moxa cita driver per Windows, macOS, Linux e WinCE. Verificate prima dell'acquisto se esiste un driver per il sistema operativo del vostro tablet, soprattutto con Android.
La scelta dipende dall'impianto all'altra estremità, non dal dispositivo. Tre casi coprono la maggior parte degli impianti:
La norma stessa non dice nulla su indirizzo, velocità, parità o struttura dei telegrammi. Li stabilisce il protocollo sovrastante e si trovano nel manuale dell'impianto all'altra estremità. Verificate lì per prima cosa se si aspetta due o quattro fili e se porta con sé una propria resistenza di terminazione. Per le macchine in produzione leggete anche Controllo macchina e manutenzione in produzione e la pagina di settore Industria.
No. Entrambi lavorano con differenze di tensione, ma RS-422 consente un trasmettitore con un massimo di dieci ricevitori, RS-485 più trasmettitori sullo stesso bus. I chip RS-485 si possono usare in reti RS-422, i chip RS-422 non sono affidabili in reti RS-485 con più trasmettitori.
Texas Instruments indica 4000 piedi, circa 1200 m, a 100 kbit/s e 10 Mbit/s a 40 piedi. Nel mezzo la velocità raggiungibile scende con la lunghezza. Il limite reale dipende dal cavo, dalla terminazione e dai disturbi sul posto.
No. I livelli di segnale e il principio sono diversi, come mostra la tabella sopra. Serve un convertitore, da USB oppure da RS-232 a RS-485.
Secondo le schede sono il RuggON Viking II 07A, il Vortex 07X, il Vulcan 10A e il Vulcan 10X. Nessun'altra scheda della gamma indica RS-485 o RS-422.
Se l'impianto richiede RS-485 o RS-422 e il tablet rugged si trova nel veicolo o sulla macchina, entrano in considerazione i quattro dispositivi RuggON. Il Viking II 07A è il più piccolo con 7 pollici e 1,25 kg e ha una porta per RS-422 e una per RS-485. Per collegare più linee RS-485 sono più adatti il Vortex 07X (7 pollici, Windows) o i Vulcan 10A e 10X (10,4 pollici, rispettivamente Android e Windows): tutti e tre hanno tre porte con RS-485.
Non è coperto chi ha bisogno di un notebook Durabook o Getac. Lì resta solo un adattatore, con i limiti di temperatura e di driver sopra citati. Resta aperto anche ciò che le schede non dicono: isolamento galvanico, resistenza di terminazione, velocità in baud. Chiarite questi punti prima di ordinare.
Indicateci l'impianto all'altra estremità, il numero di fili e il protocollo, e il team RobustBook vi aiuterà a scegliere il dispositivo giusto.