Páteční průmyslový protokol: RS-485

RS-485 je elektrická vrstva, na které stojí devět z deseti sériových průmyslových sítí — Modbus RTU, PROFIBUS DP, měniče i čtečky. Místo napětí proti zemi používá rozdíl dvou vodičů, a právě proto přežije 1200 metrů v hale plné frekvenčních měničů. Kdo ji jednou postaví správně, ten už neřeší zemní smyčky.

Co to je a odkud pochází

Standard TIA-485-A (dříve EIA-485) definuje diferenční vysílače a přijímače pro vícesměrný (multipoint) provoz. Není to protokol — neříká, kdo kdy smí mluvit. To musí vyřešit nadstavba: u Modbusu master, u PROFIBUSu token passing, u jiných vlastní pravidla.

Jak funguje

Data se přenášejí jako rozdíl napětí mezi vodiči A a B:

• Logická 1 — B je o 200 mV a víc výš než A.
• Logická 0 — A je o 200 mV a víc výš než B.

Rozdíl se měří na přijímači, který má vysokou vstupní impedanci; souhlasné rušení na obou vodičích se odečte. To je celý trik: šum zasáhne oba vodiče stejně, rozdíl zůstane. Povolené souhlasné napětí je −7 až +12 V.

Vysílač se musí umět odpojit (třístavní výstup), protože na jedné dvojici mluví vždy jen jedno zařízení. Přepínání směru řídí software nebo automatika v převodníku — a zpoždění po přepnutí je častá příčina ztracených prvních bajtů.

Topologie a kabeláž

• Sběrnice (bus), ne hvězda: všechna zařízení visí na jednom páru, odbočky co nejkratší.
• Zakončení 120 Ω na obou fyzických koncích. Bez něj se signál odráží a chyby rostou s délkou.
• Bias odpory (pull-up na A, pull-down na B) drží linku v klidu v definovaném stavu.
• Stínění uzemněné na jednom konci, jinak vznikne zemní smyčka.
• Délka do 1200 m, 32 jednotkových zátěží na segment; s transceivery 1/8 zátěže až 256 uzlů.

Rychlost a délka jdou proti sobě: 9600 bit/s na 1200 m, 115200 bit/s na stovky metrů, 10 Mbit/s jen na pár metrů.

Konfigurace zařízení

Na každém uzlu nastavíte adresu, přenosovou rychlost, paritu a počet stopbitů. Všechny musí být stejné, jinak linka „nekomunikuje" — a protože RS-485 nemá žádnou autodetekci, chyba vypadá jako mrtvé zařízení. Dobrá praxe: jednu tabulku adres a rychlostí pro celou linku, pověsit do rozvaděče.

Testování a kód

Pro rychlou kontrolu linky se hodí USB-RS-485 převodník a mbpoll:

# precti 2 registry ze slave uzlu 5 na /dev/ttyUSB0, 19200 8N1
mbpoll -m rtu -b 19200 -P none -a 5 -t 4 -r 1 -c 2 /dev/ttyUSB0

V Pythonu totéž přes pymodbus s ModbusSerialClient. Osciloskop na A/B ukáže diferenciální úrovně a odrazy — pokud vidíte schodovitý průběh, chybí zakončení.

Kdy to použít

Pro sériové sítě v hale, kde je potřeba více zařízení na jednom páru a vzdálenost přesahuje možnosti RS-232. Nepoužívejte tam, kde potřebujete vysokou propustnost nebo kde zařízení vyžadují plný duplex na jednom páru — na to je RS-422 se čtyřmi vodiči.

Licence

Standard je placený dokument, elektrické parametry veřejné, implementace zdarma. RS-485 nevlastní nikdo — je to jen název standardu.

Pro integrátora: u nové linky si nejdřív spočítejte zátěž. Osm měničů s 1/8 zátěží a dvěma odpory je v pořádku; třicet zařízení s plnou zátěží na 1200 m už ne. A vždycky nechte jeden segment rezervu — diagnostika se do sítě přidává snadno, ale přerušit linku kvůli tomu nechcete.

Seriál Páteční průmyslový protokol vychází každý pátek. Další díl najdete v přehledu série.