Кабели для сетей Modbus RS485
Кабель промышленных коммуникационных систем (Modbus RS485) по-разному отличается от кабелей, используемых для силовых кабелей, и электрик может испытывать некоторые трудности, если он не является экспертом в сетях связи Modbus.
9 правил правильной прокладки промышленных коммуникационных систем Modbus RS485 (фото кредит: Jose Rivas через Flickr)
Modbus RS485 подключает ведущее устройство к одному или нескольким ведомым устройствам. В дальнейшем мы будем рассматривать ведомые устройства как измерительные приборы с последовательной связью, даже если кабели одинаковы для всех устройств Modbus.
Ниже приводятся основные правила, которые должны соблюдаться для кабельной сети этого типа:
- Порт подключения
- Соединение между устройствами
- Максимальное расстояние и максимальное количество устройств
- Использование повторителей
- Тип кабеля для использования
- Подключение к клеммам
- Соединение заземления экрана
- Сопротивление выводов
- Подключение к персональному компьютеру
1. Порт подключения
Каждое устройство имеет порт связи с двумя терминалами, которые указаны для удобства как A и B. В этих двух терминалах соединительный кабель подключен так, что все устройства, которые принимают участие в связи, подключены параллельно.
Все клеммы «A» должны быть соединены вместе, и все клеммы «B» должны быть соединены вместе.
Инвертирование соединений «A» и «B» устройства не только препятствует его передаче, но также может остановить работу всей системы связи из- за неправильного прямого (поляризационного) напряжения, обнаруженного на клеммах неправильно подключенного устройства.
Чтобы избежать ошибок при подключении многих устройств, кабели одного цвета должны использоваться для всех подключений к клеммам A, а кабели того же цвета должны использоваться для всех соединений с терминалами B различных устройств (например, белый для A и синий для B).
Это облегчает идентификацию ошибок в кабеле. Порт связи на главном устройстве, независимо от того, что он есть, имеет два терминала, которые соответствуют A и B.
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
2. Соединение между устройствами
В отличие от того, что происходит во многих системах распределения энергии, важно, как подключаются устройства параллельно. Система RS485, используемая для связи Modbus, обеспечивает основной кабель (шина или магистраль), к которому все устройства должны быть подключены к ветвям (также называемым заглушками), которые как можно короче.
Длина ветвей не должна превышать 1200 м! Более длинные ветви могут вызывать отражения сигнала и создавать помехи и последующие ошибки при приеме данных.
На рисунке 1 показан пример правильного подключения к шине.
Структура сети с шиной
Рисунок 2 - Примеры неправильных подключений шины
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
3. Максимальное расстояние и максимальное количество устройств
Основной кабель должен быть не более 700 м ! Это расстояние не включает ветви (которые, тем не менее, должны быть короткими). Максимальное количество устройств, которые могут быть подключены к основному кабелю, составляет 32, включая Master.
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
4. Использование повторителей
Чтобы увеличить пропускную способность сети Modbus, можно использовать повторители; и устройства усиления и регенерации сигнала, снабженные двумя коммуникационными портами, которые передают каждому, что они получают от другого.
Если сегмент расстояния превышает 1200 м или количество драйверов в сегменте более 32 штук, для создания следующего сегмента следует использовать ретранслятор (повторитель). Кроме того, каждый сегмент сети должен быть подключен к терминатору. (схема кредита: softelectro.ru)
Используя ретранслятор, основной кабель разделяется на разные сегменты, каждый из которых может иметь длину до 700 м и подключать 32 устройства (это число включает в себя повторители). Максимальное количество повторителей, которое должно быть последовательно подключено, равно 3. Более высокое число вводит чрезмерные задержки в системе связи.
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
5. Тип используемого кабеля
Используемый кабель представляет собой экранированную витую пару (тип телефона). Например, можно указать кабель Belden 3105A, но могут использоваться различные типы кабелей с эквивалентными характеристиками. Двойник состоит из двух проводников, скрученных вместе.
Эта компоновка улучшает устойчивость к электромагнитным помехам, поскольку кабель образует ряд последовательных катушек, каждый из которых обращен в противоположном направлении к следующему: таким образом любое магнитное поле в окружающей среде пересекает каждую пару катушек в противоположных направлениях и ее эффект таким образом, очень снижается (теоретически, влияние на каждую катушку точно противоположно влиянию на следующий и, следовательно, эффект отменяется).
Экранирование может быть оплетено (образовано сеткой из тонких проводящих проводов) или быть фольгой (состоящей из листа металла, намотанного вокруг проводников): два типа эквивалентны.
Рисунок 3 - Деталь экранированной витой пары
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
6. Подключение к терминалам
В некоторых странах допускается вставка двух кабелей в один и тот же винтовой терминал. В этом случае можно подключить основную входную и выходную клеммы непосредственно к клеммам прибора без создания ответвления.
Если, с другой стороны, каждый терминал может принимать только один кабель, необходимо создать надлежащую ветвь с использованием трех вспомогательных клемм для каждого подключаемого прибора.
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
7. Подключение заземления экрана
Экран кабеля должен быть заземлен только в одной точке. Обычно это соединение выполняется на одном конце основного кабеля.
2-проводное соединение RS485
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
8. Сопротивление торможению
Во избежание отражения сигнала на каждом конце основного кабеля должно быть установлено сопротивление изоляции 120 Ом. Концевое сопротивление должно использоваться только на концах основного кабеля. Если общая длина основного кабеля меньше 50 м, то на концах основного кабеля можно избежать сопротивления заземления.
Рисунок 4 - Сопротивление сопротивления 120 Ом
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
9. Подключение к персональному компьютеру
Если используемым мастером является персональный компьютер, в общем случае последовательный преобразователь RS232 / RS485 обеспечивает подключение к шине.
Вернитесь к правилам кабелей Modbus RS485 ↑
Ссылка // Практическое руководство по электрическим измерениям в распределительных щитах низкого напряжения компанией ABB