No??es básicas de comunica??o RS485 e aplica??es detalhadas de comunica??o.

No??es básicas de comunica??o RS485 e aplica??es detalhadas de comunica??o.

Para entender a comunica??o RS485, primeiro precisamos entender o que é comunica??o. Comunica??o é a transmiss?o de códigos 0 e 1 entre dois dispositivos, sendo 0 nível baixo e 1 nível alto.

Por exemplo: o CLP transfere dados para o inversor escravo 1 e o inversor escravo 2. Primeiro, o inversor escravo 1 e o inversor escravo 2 devem ser conectados por cabo (conex?o física). Se o inversor escravo 1 e o inversor escravo 2 enviarem uma série de códigos, como 101010, o inversor escravo 1 gerará a combina??o de níveis alto e baixo, conforme mostrado na figura abaixo, em sua porta de comunica??o. Através do cabo, que serve como meio de transmiss?o, a porta de comunica??o do inversor escravo 2 receberá a combina??o de níveis alto e baixo enviada pelo inversor escravo 1 e, simultaneamente, a traduzirá para 101010, concluindo assim a transmiss?o de dados do CLP para os dois inversores e para o inversor escravo 1.

Descri??o de conceitos relacionados à comunica??o:

1. Full-duplex e half-duplex

Full-duplex é uma porta de comunica??o que pode receber dados enquanto envia dados. Half-duplex refere-se a uma porta de comunica??o que só pode enviar dados ou só pode receber dados simultaneamente.

Em termos simples:

Duplex completo: ambas as partes podem falar durante a chamada.

Meio duplex: Assim como um walkie-talkie, apenas uma pessoa pode falar e a outra ouvir ao mesmo tempo.

Single-duplex: Somente o dispositivo pode enviar dados, e o outro dispositivo só pode receber dados do primeiro, n?o tendo a fun??o de enviar.

2. Taxa de comunica??o:

A taxa de comunica??o, também chamada de taxa de transmiss?o (baud rate), é a quantidade de códigos 0 e 1 (ou níveis alto e baixo) que uma porta de comunica??o envia em 1 segundo.

Por exemplo: digamos que a taxa de comunica??o seja de 9,6 Kbps, o que significa que a porta de comunica??o envia 9600 bits de dados por segundo, ou seja, 9600 níveis altos e baixos podem ser gerados por segundo (nota: a soma dos níveis altos e baixos é igual a 9600).

Taxa de transmiss?o de bits

A quantidade de informa??o transmitida pelo canal por segundo é chamada de taxa de transmiss?o de bits, representada pela sigla rb. A unidade é bit por segundo (b/s), abreviada como taxa de bits.

3. Comunica??o mestre-escravo

A comunica??o mestre-escravo refere-se a uma esta??o em uma rede de comunica??o que é denominada esta??o mestre e as demais esta??es s?o denominadas esta??es escravas. Os dados podem ser transferidos diretamente entre a esta??o mestre e a esta??o escrava, mas n?o diretamente entre si. Caso seja necessário trocar dados entre esta??es escravas, estes devem ser encaminhados através da esta??o mestre.

Falando em termos leigos, existem três diferen?as principais entre a esta??o mestre e a esta??o escrava: comandos diferentes, singularidade diferente e acoplamento diferente.

1. S?o emitidos comandos diferentes.

1. Esta??o mestra: A esta??o mestra pode tomar a iniciativa de emitir comandos.

2. Esta??o de escravos: A esta??o de escravos n?o tomará a iniciativa de emitir instru??es.

Em segundo lugar, a singularidade é diferente.

1. Esta??o principal: A esta??o principal é única.

2. Esta??o de escravos: A esta??o de escravos n?o é única, podendo haver mais de uma.

3. Encaixe diferente

1. Esta??o mestre: A esta??o mestre pode acoplar-se a várias esta??es escravas.

2. Esta??o escrava: Uma esta??o escrava só pode se conectar a uma esta??o mestra.

Após compreender os conceitos básicos de comunica??o, torna-se relativamente fácil entender a comunica??o 485. A seguir, apresentaremos a comunica??o 485 sob quatro aspectos: meio de comunica??o, método de comunica??o, tipo de comunica??o e camada física.

Meio de comunica??o: O meio de comunica??o é o par tran?ado blindado, que é o cabo de dois condutores com camada de blindagem que normalmente utilizamos.

Método de comunica??o: half-duplex

Tipo de comunica??o: comunica??o mestre-escravo

Camada física: interface de 9 pinos. Deve-se notar que, para comunica??o com o 485, a interface de 9 pinos requer apenas dois fios do cabo. Os pinos 3 e 8 s?o conectados, sendo o pino 3 o sinal '-' e o pino 8 o sinal '+'.

Vamos analisar um exemplo simples: duas pessoas fazem uma chamada, o telefone está na camada física e a pessoa que fala está falando em um idioma específico. A mesma camada física pode transmitir diferentes protocolos, assim como as pessoas em ambos os lados da linha podem falar tanto chinês quanto inglês. Chinês é um tipo de idioma, e inglês é outro. O 485 é como um telefone, que é a camada física. A camada física do 485 pode transmitir o protocolo Modbus e o protocolo Profibus. Essa é a rela??o entre o protocolo de comunica??o e a camada física.

RS485 é um padr?o que define as características elétricas de transmissores e receptores em um sistema digital multiponto balanceado. O padr?o é definido pela Telecommunications Industry Association (TIA) e pela Electronics Industry Alliance (EIA). Redes de comunica??o digital que utilizam este padr?o podem transmitir sinais de forma eficaz em longas dist?ncias e em ambientes com alto nível de ruído eletr?nico. O RS485 possibilita a configura??o de redes locais de baixo custo e enlaces de comunica??o com múltiplas ramifica??es. O RS485 possui conex?es de dois e quatro fios. O sistema de quatro fios permite apenas comunica??o ponto a ponto e seu uso é menos frequente atualmente. O sistema de dois fios é um método de cabeamento com topologia de barramento, permitindo a conex?o de até 32 nós no mesmo barramento. Em redes de comunica??o RS485, geralmente adota-se o método mestre-escravo, ou seja, um mestre com múltiplos escravos. Em muitos casos, ao conectar um enlace de comunica??o RS485, basta utilizar um par tran?ado para conectar as extremidades 'A' e 'B' de cada interface, ignorando a conex?o de terra do sinal. Este método de conex?o é usado em muitas situa??es e pode funcionar normalmente, mas apresenta grandes riscos ocultos. O primeiro motivo é a interferência de modo comum: a interface RS-485 adota o modo diferencial para transmitir o sinal e n?o precisa detectar o sinal em rela??o a um ponto de referência específico. O sistema precisa apenas detectar a diferen?a de potencial entre os dois fios, mas é fácil ignorar que o transceptor possui uma determinada faixa de tens?o de modo comum. A faixa de tens?o de modo comum do transceptor RS-485 é de -7 a +12V. Somente quando as condi??es acima s?o atendidas, toda a rede funciona normalmente; quando a tens?o de modo comum na linha da rede excede essa faixa, isso afeta a estabilidade e a confiabilidade da comunica??o, podendo até danificar a interface. O segundo motivo é o problema de interferência eletromagnética (EMI): a parte de modo comum do sinal de saída do driver precisa de um caminho de retorno. Se n?o houver um canal de retorno de baixa resistência (terra do sinal), o sinal retornará à fonte na forma de radia??o, e todo o barramento irradiará ondas eletromagnéticas como uma enorme antena.