Kto chce podłączyć wytrzymały tablet lub wytrzymały laptop do przyrządów pomiarowych albo regulatorów napędów, w karcie katalogowej urządzenia często znajduje tylko port szeregowy RS-232. Instalacja po drugiej stronie wymaga jednak RS-485 lub RS-422. Te trzy nazwy oznaczają normy elektryczne, a nie złącza ani protokoły. Ten artykuł porównuje RS-485 i RS-422, podaje zasięg, okablowanie i zakończenie linii oraz pokazuje, które urządzenia w ofercie RobustBook mają według kart katalogowych taki interfejs. Są cztery, wszystkie firmy RuggON. Każde inne urządzenie wymaga adaptera. Wartości normowe pochodzą z not aplikacyjnych Texas Instruments, wartości urządzeń z kart katalogowych.
RS-485 i RS-422 mają oficjalne nazwy TIA/EIA-485 i TIA/EIA-422. Obie normy opisują wyłącznie właściwości elektryczne nadajników i odbiorników. Sygnał biegnie jako różnica napięcia na dwóch liniach, a nie względem wspólnej masy. Złącza i rozmieszczenie styków nie są uregulowane, protokół również nie. Jako przykład protokołu nadrzędnego Texas Instruments podaje chińską normę DL/T645 dla liczników energii, która jako warstwę fizyczną przewiduje RS-485.
Różnica tkwi w liczbie uczestników. Według RS-422 jedno urządzenie nadaje do najwyżej dziesięciu odbiorników. RS-485 dopuszcza kilka nadajników na tej samej parze, ale zawsze tylko jeden naraz, oraz do 32 unit loads na magistrali. Jedna unit load odpowiada obciążeniu około 12 kΩ. Oszczędne układy zajmują tylko jedną ósmą tej wartości, dzięki czemu można podłączyć do 256 uczestników. Układy RS-485 działają także w sieciach RS-422, odwrotnie nie.
To, że liczy się różnica, ma praktyczną korzyść. Na skręconej parze zakłócenia zewnętrzne sprzęgają się jednakowo z obiema liniami. Odbiornik tworzy różnicę i tłumi tę część. Obie normy wymagają, aby odbiornik przełączał się pewnie od ±200 mV napięcia różnicowego. W zakresie napięcia wspólnego RS-485 jest hojniejszy: sięga od -7 V do +12 V, podczas gdy RS-422 ma ±7 V.
Tabela zestawia trzy normy z wartościami z raportów Texas Instruments. RS-232 występuje tylko jako kolumna porównawcza. Podłączenie i wyszukiwanie usterek przy RS-232 opisuje artykuł RS-232 w praktyce: złącze, rozpiska styków, wyszukiwanie usterek.
| Cecha | RS-422 | RS-485 | RS-232 (porównanie) |
|---|---|---|---|
| Przesyłanie sygnału | różnica napięcia na dwóch liniach | różnica napięcia na dwóch liniach | napięcie względem wspólnej masy sygnałowej |
| Uczestnicy | 1 nadajnik, do 10 odbiorników | do 32 unit loads, jeden nadajnik naraz | 2 urządzenia (DTE i DCE) |
| Próg odbiornika | ±200 mV | ±200 mV | ±3 V |
| Najwyższa szybkość transmisji | 10 Mbit/s | 10 Mbit/s przy 40 stopach (około 12 m) | 20 kbit/s |
| Długość kabla | norma jej nie ogranicza; zwykle do około 1 km przy najwyżej około 100 kbit/s | 4000 stóp (około 1200 m) przy 100 kbit/s | pojemność obciążenia do 2500 pF, czyli około 15 do 20 m |
| Rezystor zakańczający | raz, na końcu linii przy ostatnim odbiorniku | na obu końcach linii | poza zakresem tego porównania |
Wartości maksymalne nie obowiązują jednocześnie. Im dłuższy kabel, tym niższa musi być szybkość transmisji. Jako ostrożną regułę praktyczną Texas Instruments podaje, że długość linii w metrach razy szybkość w bit/s ma pozostać poniżej 10 milionów. Przy 500 m dałoby to 20 kbit/s. Sam raport zaznacza, że nowoczesne kable radzą sobie lepiej. Dla planowania oznacza to: liczyć według reguły, a potem zmierzyć.
RS-485 pracuje zwykle na jednej parze. Nadawanie i odbieranie następują wtedy po sobie. Po nadaniu urządzenie musi przejść w tryb odbioru, aby inny uczestnik mógł odpowiedzieć. Jeśli dwa nadajniki włączą się jednocześnie, dochodzi do kolizji na linii, a dane na magistrali są w tym czasie bezużyteczne. Obie normy wymagają dlatego ograniczenia prądu nadajników, aby nic nie uległo zniszczeniu.
Do jednoczesnego nadawania i odbierania RS-485 potrzebuje dwóch par, czyli czterech przewodów. Jedna para niesie dane w jedną stronę, druga w drugą. W sieci RS-422 jedno urządzenie nadaje na swojej parze, odbiorniki są podłączone do tej pary, a kierunek przeciwny wymaga drugiej.
Według Texas Instruments przemysłowe kable RS-485 to nieekranowane skręcone pary o impedancji falowej 120 Ω i przekroju od 22 do 24 AWG. Pasują do nich dwa rezystory zakańczające po 120 Ω, po jednym na każdym końcu linii głównej. Odgałęzienia do uczestników powinny być jak najkrótsze. Przy RS-422 rezystor stoi tylko raz, na końcu przy ostatnim odbiorniku.
Dwa dalsze punkty prowadzą w praktyce do usterek. Po pierwsze poziom spoczynkowy: gdy żaden uczestnik nie nadaje, na magistrali panuje napięcie różnicowe bliskie zeru, a szum może sprawić, że odbiornik wytworzy błędne znaki. Pomagają rezystory, które w stanie spoczynku ciągną magistralę do określonego poziomu, a także układy z wbudowaną ochroną poziomu spoczynkowego. Te rezystory obciążają magistralę do 20 unit loads i zmniejszają liczbę możliwych uczestników. Po drugie masa: między odległymi urządzeniami mogą występować duże różnice potencjałów. Texas Instruments odradza proste łączenie mas przewodem, ponieważ prądy wyrównawcze sprzęgają się wtedy jako zakłócenie z liniami danych, i pokazuje jako rozwiązanie interfejsy z separacją galwaniczną, które blokują przepływ prądu między masami.
Przeszukanie wszystkich kart katalogowych w ofercie wskazuje cztery urządzenia, które podają RS-485 lub RS-422. Wszystkie cztery to tablety RuggON i podają interfejs w wierszu „Interfejsy“ tabeli danych podstawowych. W kartach pozostałych urządzeń figuruje RS-232 albo żaden interfejs szeregowy, ale ani RS-485, ani RS-422. Tabela odtwarza wiersze danych podstawowych z kart, które opierają się na kartach katalogowych producenta RuggON.
| Urządzenie | Wyświetlacz, stopień ochrony | RS-485 i RS-422 według karty | Temperatura pracy | Waga | System |
|---|---|---|---|---|---|
| RuggON Viking II 07A | 7 cali, IP65 | RS-422 × 1, RS-485 × 1 | od -30 °C do +60 °C | 1,25 kg | Android 14 |
| RuggON Vortex 07X | 7 cali, IP65 | RS-232 (RX/TX)/422/485 × 1, RS-232 (RX/TX)/RS-485 × 2 | Atom x7211E: od -30 °C do 60 °C; Core i5-1335UE: od -30 °C do 55 °C | 1,67 kg | Windows 11 IoT Enterprise |
| RuggON Vulcan 10A | 10,4 cala, IP66 | RS-232 (TX/RX)/422/485 × 1, RS-485 × 2 | od -30 °C do 60 °C | 3,2 kg | Android 14 |
| RuggON Vulcan 10X | 10,4 cala, IP66 | RS-232 (TX/RX)/422/485 × 1, RS-485 × 2 | od -30 °C do +55 °C | 3,2 kg | Windows 10 / 11 IoT Enterprise |
Viking II 07A to jedyne urządzenie z osobnymi portami dla RS-422 i RS-485, po jednym. Ma ponadto dwa porty RS-232 i waży 1,25 kg. W Vortex 07X karta podaje jeden port jako RS-232 (RX/TX)/422/485 i dwa dalsze jako RS-232 (RX/TX)/RS-485. Według prezentacji producenta pierwszy znajduje się w grupie złączy IO-B (Generic), pozostałe dwa w IO-C (M12). Vortex ma więc trzy porty z RS-485, ale tylko jeden z RS-422. Vulcan 10A i 10X również mają trzy: jeden łączony i dwa czyste porty RS-485. Oba mają ponadto jeden port RS-232 z zasilaniem i dwa dalsze porty RS-232.
Zapis „RS-232 (TX/RX)/422/485“ pochodzi od producenta. Jak wybiera się tryb pracy takiego portu, karty nie podają. Nie mówią też nic o separacji galwanicznej i o rezystorze zakańczającym, a najwyższej prędkości transmisji w bodach nie podają. Jeśli Państwa instalacja wymaga którejś z tych właściwości, proszę wyjaśnić ją przed zamówieniem z nami i z producentem.
Wszystkie cztery urządzenia mają także port CAN, w Vulcan 10X jako opcję. Jak obok działają CAN i SAE J1939, wyjaśnia artykuł Magistrala CAN i J1939 w terminalu pojazdowym. O terminalach pojazdowych w ogóle przeczytają Państwo w Terminal pojazdowy i terminal do wózka widłowego.
W laptopach i tabletach Durabook, urządzeniach Fieldbook i Getac X500 karty podają RS-232, ale nic poza tym. Gniazda RS-232 nie da się po prostu podłączyć do magistrali RS-485: jedna norma pracuje z napięciami względem masy i progiem ±3 V, druga z różnicą i progiem ±200 mV. Między nimi potrzebny jest konwerter. Które urządzenia mają port RS-232, pokazuje strona Laptop z interfejsem szeregowym.
Zwykła droga prowadzi przez adapter USB. Moxa UPort 1130, który oferuje RS-422 i RS-485, jest przykładem danych takiego urządzenia. W swojej karcie katalogowej Moxa podaje prędkości od 50 bit/s do 921,6 kbit/s, sygnały Data+, Data- i GND dla dwuprzewodowego RS-485 oraz pary Tx i Rx dla pracy czteroprzewodowej. Separację galwaniczną 2 kV ma tylko wariant UPort 1130I. Adapter nie jest produktem RobustBook i jest tylko przykładem danych, których warto szukać.
Adapter zawęża zakres zastosowania urządzenia. Według Moxa UPort 1130 pracuje od 0 do 55 °C, a tablety RuggON z tabeli pracują od -30 °C. Moxa podaje sterowniki dla Windows, macOS, Linux i WinCE. Przed zakupem proszę sprawdzić, czy istnieje sterownik dla systemu operacyjnego Państwa tabletu, zwłaszcza w przypadku Androida.
Wybór zależy od instalacji po drugiej stronie, nie od urządzenia. Trzy przypadki obejmują większość instalacji:
Sama norma nic nie mówi o adresie, szybkości, parzystości ani budowie telegramów. Ustala je protokół nadrzędny i znajdują się w instrukcji instalacji po drugiej stronie. Proszę tam najpierw sprawdzić, czy oczekuje dwóch czy czterech przewodów i czy ma własny rezystor zakańczający. Dla maszyn w produkcji proszę przeczytać także Sterowanie maszynami i utrzymanie ruchu w produkcji oraz stronę branżową Przemysł.
Nie. Oba pracują z różnicami napięcia, ale RS-422 dopuszcza jeden nadajnik z najwyżej dziesięcioma odbiornikami, RS-485 kilka nadajników na tej samej magistrali. Układy RS-485 można stosować w sieciach RS-422, układy RS-422 nie są niezawodne w sieciach RS-485 z kilkoma nadajnikami.
Texas Instruments podaje 4000 stóp, około 1200 m, przy 100 kbit/s oraz 10 Mbit/s przy 40 stopach. Pomiędzy tymi wartościami osiągalna szybkość maleje wraz z długością. Rzeczywista granica zależy od kabla, zakończenia linii i zakłóceń na miejscu.
Nie. Poziomy sygnałów i zasada działania są inne, jak pokazuje tabela powyżej. Potrzebny jest konwerter, z USB albo z RS-232 na RS-485.
Według kart katalogowych są to RuggON Viking II 07A, Vortex 07X, Vulcan 10A i Vulcan 10X. Żadna inna karta w ofercie nie podaje RS-485 ani RS-422.
Jeśli instalacja wymaga RS-485 lub RS-422, a wytrzymały tablet znajduje się w pojeździe lub przy maszynie, w grę wchodzą cztery urządzenia RuggON. Viking II 07A jest najmniejszy: ma 7 cali i 1,25 kg oraz po jednym porcie dla RS-422 i RS-485. Kto chce podłączyć kilka linii RS-485, lepiej wybierze Vortex 07X (7 cali, Windows) albo Vulcan 10A i 10X (10,4 cala, odpowiednio Android i Windows): wszystkie trzy mają trzy porty z RS-485.
Nieobjęty jest ten, kto potrzebuje laptopa Durabook lub Getac. Tam pozostaje tylko adapter, z podanymi wyżej ograniczeniami dotyczącymi temperatury i sterowników. Otwarte pozostaje też to, czego karty nie mówią: separacja galwaniczna, rezystor zakańczający, szybkość w bodach. Proszę wyjaśnić te punkty przed zamówieniem.
Proszę podać nam instalację po drugiej stronie, liczbę przewodów i protokół, a zespół RobustBook pomoże w wyborze odpowiedniego urządzenia.