آشنایی با RS485 و کاربرد آن در سیستم‌‌های کنترلی صنعتی

RS485 مانند RS232 یکی از استانداردهای ارتباط سریال است و امروز می‌خواهیم در مورد آن بیشتر بدانیم. اگر از قبل نام RS232 به گوش‌تان خورده باشد، ممکن است اطلاعات اندکی در مورد آن داشته باشید. همین برای ما کافیست، همین که بدانیدRS232 چیست و چگونه کار می‌کند. اما اگر اولین باریست که این نام را می‌شنوید، پیشنهاد می‌کنیم ابتدای سری به آموزش‌های مرتبط با این موضوع بزنید و پس از آن دوباره به اینجا برگردید.

دقیقا مانند RS485 ،RS232 نیز یک استاندارد ارتباط سریال است. طوریکه RS485 را اصطلاحا برادر کوچک‌تر و البته سریع‌ترِ RS232 نیز می‌نامند.

اما چه شد که این نسل جدیدتر نسبت به نسل قبلی برتری پیدا کرد؟ RS485 نه تنها می‌تواند یک ارتباط device to device ایجاد کند، بلکه قابلیت‌ آن را نیز دارد که مابین device‌هایی بیش از دو مورد هم از طریق یک باس ارتباط سریال برقرار کند تا همگی بتوانند در یک زمان با هم ارتباط داشته باشند.

بنابراین ویژگی‌ها و تنظیمات RS485 به گونه‌ای است که هم سریع‌تر است و هم قادر به مبادله‌ی حجم بزرگ‌تری از داده‌ها می‌باشد.

مزیت دیگر RS485 نسبت به RS232 در این است که همان‌طور که می‌دانیم در RS232 حداکثر طول کابلی که می‌توانستیم میان دو device قرار دهیم 50 فوت (حدود 15.5 متر) بود. اما در RS485 این اندازه به 4000 فوت (حدود 1200 متر) افزایش یافته است.

یکی از ویژگی‌هایی که RS485 از RS232 به ارث برده است، عدم نیاز به یک کانکتور استاندارد و واحد است. هرچند که معمولا رایج است که از کانکتور DB9 به این منظور استفاده می‌کنند.

البته در برخی کاربردها نیز به جای کانکتور از ترمینال استریپ (عکس زیر را ببینید)‌‌ استفاده می‌کنند که در این صورت نیز مشکلی وجود ندارد و RS485 هم‌چنان قابل استفاده است.

در واقع این ویژگی برای RS485 انعطاف‌پذیری گسترده‌ای را ایجاد می‌کند تا در طیف وسیعی از کاربردها که نیازمند ارتباطات سریال هستند، قابل استفاده باشد.

مزیت دیگری که RS485 نسبت به RS232 دارد و البته همان ابتدای مطلب نیز به آن اشاره کردیم، قابلیت اتصال دستگاه‌های متعدد و بیش از دو دستگاه است. این تعداد می‌تواند تا 32 دستگاه (device) افزایش یابد، در حالیکه RS232 تنها می‌توانست دو دستگاه را به هم متصل کند.

این مزیت و امکان فوق‌العاده باعث می‌شود که RS485 در کاربردهای صنعتی بسیار کارا و موثر باشد چرا که تمام یا تعداد زیادی از دستگاه‌ها و ماشین‌های موجود در خط تولید، همگی می‌توانند از طریق یک پروتکل به هم متصل باشند.

ویژگی مطلوب دیگری که RS485 در مقایسه با استاندارد قبلی دارد این است که به طور قابل ملاحظه‌ای حساسیت کمتری نسبت به نویز دارد. می‌دانیم که نویزهای الکتریکی می‌توانند اثرات مخرب بسیاری بر روی دستگاه‌های الکترونیکی و عملکرد آن‌ها داشته باشند پس بسیار مهم است که بتوانید از آن‌ها پیشگیری کنیم.

اما این حساسیت پایین نسبت به نویز، چگونه در RS485 فراهم شده است؟ برای توضیح این ویژگی، به سراغ RS232 برویم و همین ویژگی را در آن‌جا بررسی کنیم. RS232 برای خواندن (یا به عبارتی رمزگشایی) داده‌هایی که مبادله می‌کند، مرجع را پتانسیل صفر (پتانسیل زمین) در نظر می‌گیرد و داده‌ها را نسبت زمین ترجمه و تفسیر می‌کند. این شیوه موجب می‌شود نویز الکتریکی ایجاد شده و موجب تداخل شود. اما RS485 اولا که از این روش استفاده نمی‌کند و ثانیا آن‌که تمام کابل‌های ارتباطی آن دارای شیلدینگ هستند که خود موجب پیشگیری از ایجاد تداخل بواسطه‌ی نویز است.

اما ممکن است دوست داشته باشید که مثال‌هایی از برقراری ارتباطات سریال و علی‌الخصوص نحوه‌ی کاربرد استاندارد RS485 را در موارد عملی ببینید. در ادامه یک مثال را با هم بررسی می‌کنیم.

یکی از موضوعات مهم در دنیای اتوماسیون، بحث کنترل از راه دور یا VFD‌ها هستند. VFD مخفف عبارت Variable Frequency Drives است، یعنی دستگاه‌هایی که هر کدام دارای فرکانس متفاوتی هستند. البته خیلی از افراد هم آن‌ها را با عنوان درایورهای موتور می‌شناسند.

در یک تجهیزات صنعتی، یک شبکه‌ی ساده متشکل از PLC ،VFD و HMI می‌تواند به عنوان یک موتور کنترل از راه دور عمل کند.

مثلا فرض کنید بخواهیم یک پمپ آب را که قرار است مخزنی را پر کند، تحت کنترل بگیریم. خب؛ ممکن است در مقطعی از زمان احساس کنیم که سرعت آب برای پر شدنِ به موقع مخزن کافی نیست و تصمیم بگیریم آن را افزایش دهیم. برای این‌که بتوانیم میان شبکه‌ی کنترلری که در بالا توصیف کردیم و پمپ آب ارتباط برقرار کنیم و مثلا سرعت آن را دستکاری کنیم، باید میان آن‌ها یک ارتباط سریال ایجاد کنیم و چون تعداد device‌ها طبیعتا از دو تا بیشتر است، پس به سراغ RS48 می‌رویم. به این ترتیب HMI از طریق RS485 به PLC وصل می‌شود و PLC نیز از همین طریق به VFD. پس کافیست PLC را طوری برنامه‌ریزی کنیم که در هر لحظه بر سطح آب مخزن نظارت داشته باشد و هرجا که نیاز بود، تنظیمات سرعت آب را تغییر دهد. این تغییر سرعت از طریق ارتباط سریال موجود به VFD ابلاغ شده و VFD نیز که از طریق همین ارتباط سریال به پمپ آب متصل است، به نوبه‌ی خود وارد عمل شده و سرعت پمپ را بنابر دستور PLC تغییر می‌دهد. به همین سادگی.

تمام این‌ها به لطف استفاده از استاندارد RS485 در ارتباط سریال میسر شد.

بسیار خوب، بیایید با جمع‌بندی مطالب، یک بار دیگر آن‌چه در رابطه با RS485 آموختیم را با هم مرور کنیم.

• این استاندارد نسخه‌ی به‌روزتر و جدیدتری از استاندارد ارتباط سریال RS232 است که نسبت به آن هم سریع‌تر است و هم امکان برقرار ارتباط میان دستگاه‌های بیشتری را فراهم می‌کند.
• در صورت استفاده از RS485 می‌توانیم از کابل‌هایی که حتی تا 1200 متر بلند باشند هم استفاده کنیم و ارتباط بدون مشکل برقرار شود.
• شاید بتوان گفت که بزرگ‌ترین ویژگی RS485 این است که می‌تواند تا 32 دستگاه را به هم متصل کند. در حالی‌که در RS232 تنها دو دستگاه را می‌توانستیم متصل کنیم.
• ویژگی دیگری که RS485 دارد و موجب انعطاف‌پذیری بالای آن شده است، این است که نیاز به کانکتور بخصوصی ندارد و با کانکتورهای مختلف تطبیق‌پذیر است. هرچند که متداول است که از کانکتور DB9 استفاده کنند.
• هم‌چنین می‌توان از ترمینال استریپ‌ها استفاده کرد که کار را بسیار راحت خواهد کرد.
• در مجموع، می‌توان این طور نتیجه‌گیری کرد که بواسطه‌ی ویژگی بی‌نظیر و منحصر به فردی که RS485 دارد و آن برقراری ارتباط سریال میان دستگاه‌های متعدد است، برقراری اتوماسیون کامل (فول اتوماسیون) در صنایع مختلف امکان‌پذیر شده است.

خسته نباشید. بسیار خرسندیم که تا اینجا با ما همراه بودید. امیدواریم که مطالب ارائه شده در این آموزش‌های به زبان ساده، برای شما مفید و جذاب باشند. اگر اینطور است حتما به سایر آموزش‌های موجود در سایت و آپدیت‌های بعدی نیز سر بزنید.

منبع: ترجمه از سایت realpars.com

حتما نظرات و سوالات خود در مورد این مطلب را با ما به اشتراک بگذارید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.