Guía de la comunicación RS485

¿Hasta qué distancia se puede utilizar el RS485?

Las redes de comunicación construidas con la interfaz RS-485 se componen de transceptores conectados por un par trenzado (dos hilos trenzados). La principal función de la interfaz RS-485 es la transmisión de datos diferencial (equilibrada). Esto significa que la señal se transmite a través de dos hilos. Con ello, un hilo del par transmite la señal original y el otro su copia inversa.

Debido a la transmisión diferencial de la señal, siempre hay una divergencia de potencial entre los cables. Esto garantiza una alta resistencia a las interferencias en modo común. Además, el par trenzado puede ser blindado, lo que garantiza la protección de los datos transmitidos. Todo esto permite enviar datos a largas distancias y a velocidades relativamente altas, que pueden alcanzar 100 kbits/s a 4000 pies.

La longitud máxima del cable utilizado en las comunicaciones RS-485 es de 4000 pies o unos 1200 metros. No obstante, se recomienda que el producto de la longitud de la línea (en metros) y la velocidad de datos (en bits por segundo) no sea superior a 10^8. Por ejemplo, un cable de 20 metros permite una velocidad de datos máxima de 5 Mbits/s.

¿Qué es el protocolo Modbus?

Una de las principales características y que diferencia la comunicación RS485 de las otras comunicaciones serie es el formato de los datos intercambiados. Mientras que los dispositivos RS232 se conectan a través de protocolos de texto (ASCII), la mayoría de los dispositivos RS485 utilizan Modbus.

Modbus es un protocolo de comunicaciones serie muy utilizado en los dispositivos electrónicos industriales. En Modbus, la conexión se establece entre un maestro (host) y los esclavos (dispositivos basados en COM)*. Modbus permite acceder a la configuración de los dispositivos y leer las mediciones.

* El 9 de julio de 2020 la Organización Modbus reemplazó el concepto Maestro-Esclavo por el de Cliente-Servidor para describir las comunicaciones Modbus, caracterizadas por la comunicación entre el dispositivo o dispositivos clientes, que inician la comunicación y realizan peticiones al dispositivo o dispositivos servidores, que procesan las peticiones y devuelven la respuesta adecuada (o el mensaje de error).

El intercambio de datos es iniciado por un servidor. El servidor puede conmutar su controlador RS-485 al modo de transmisión por sí mismo, mientras que los otros controladores RS-485 (esclavos) trabajan en el modo de recepción. Para que un esclavo responda al maestro a través de la línea de comunicación, el 'maestro' debe enviarle un comando especial, que da al dispositivo en cuestión el derecho de cambiar su controlador al modo de transmisión durante un tiempo determinado.

RS485 vs RS232: Comparación de los protocolos de comunicación serie

Los protocolos de comunicación serie RS485 y RS232 se utilizan desde hace más de 50 años y siguen siendo muy utilizados en las empresas y la industria. La ampliación de las capacidades del estándar RS232 fue determinante para el desarrollo del protocolo RS485. La siguiente tabla ofrece una visión general de los dos estándares.

Veamos ahora las principales diferencias entre ambos protocolos.

Número de Transmisores y Receptores

La Interfaz Serial RS232 está diseñada para conectar dos dispositivos. El protocolo permite la comunicación entre un único transmisor y un receptor. Utilizando una interfaz RS485, se pueden conectar hasta 32 dispositivos serie a un transmisor.

Para utilizar eficazmente los dispositivos serie, a menudo hay que convertir las señales RS232, RS485 y USB. Esto es debido principalmente a que los fabricantes de hardware se concentran en proporcionar conectividad USB en lugar de puertos serie en los ordenadores portátiles y de sobremesa. La conversión permite que los dispositivos más antiguos coexistan con el nuevo hardware sin interfaces serie.

Distancia Operativa

Los dispositivos que utilizan el protocolo RS232 están limitados a una distancia de 15 metros entre el transmisor y el receptor, sin perder la máxima velocidad de transmisión de datos. Esta longitud puede ampliarse si se admiten velocidades de transmisión de datos más lentas.

La distancia operativa se amplía considerablemente en el protocolo RS485. Soporta velocidades de datos máximas a una longitud de 1200 metros, lo que convierte al protocolo RS485 en una excelente opción para la comunicación entre equipos físicamente distantes.

Velocidad de Transmisión de Datos

La velocidad de transmisión de la interfaz RS232 es de 1 Mb/s a una distancia de hasta 15 metros. El protocolo RS485 ofrece velocidades mayores, de hasta 10 Mb/s a una distancia de 15 metros. Cuando se alcanza su longitud máxima de 1200 metros, el protocolo RS485 transmite datos a 100 Kb/s.

Problemas de Ruido Eléctrico y Potencial de Tierra

La interfaz RS232 es un sistema basado en niveles de tensión y funciona perfectamente en situaciones en las que las diferencias de potencial de tierra son mínimas. Los entornos con altos niveles de ruido eléctrico y potencial de tierra variable afectan a la capacidad de la interfaz RS232 para transferir datos correctamente y pueden provocar la pérdida o corrupción de la información.

El protocolo RS485 utiliza un sistema de tensión diferencial que le permite funcionar eficazmente en entornos con mayores niveles de ruido eléctrico. Como consecuencia del sistema de tensión diferencial, la distancia de transferencia de datos es mayor, la velocidad de transmisión es más rápida y la tensión es menor en el protocolo RS485.