Guida alla comunicazione RS485

Per quanta distanza puoi eseguire l' RS485?

La rete di comunicazione costruita sull'interfaccia RS-485 è costituita da ricetrasmettitori collegati da un doppino intrecciato (due fili intrecciati). Il principio di base dell'interfaccia RS-485, è la trasmissione dei dati differenziale (bilanciata). Questo significa che un segnale viene trasportato su due fili. Con ciò, un filo della coppia trasmette il segnale originale, mentre l'altro trasporta la sua copia inversa.

Dal risultato della trasmissione differenziale del segnale, c'è sempre una differenza di potenziale tra i fili. Questo assicura un'elevata resistenza alle interferenze di modo comune. In aggiunta, il doppino può essere schermato, garantendo così la protezione dei dati trasmessi. Tutto questo permette di inviare dati su lunghe distanze a velocità relativamente elevate, che possono raggiungere i 100 kbits/s a 4000 piedi.

4000 piedi o circa 1200 metri è la lunghezza massima del cavo per le comunicazioni RS-485. Una linea guida generale, tuttavia, è che il prodotto tra la lunghezza della linea (in metri) e la velocità dei dati (in bit al secondo) non dovrebbe essere superiore a 10^8. Ad esempio, un cavo da 20 metri consente una velocità massima di dati, di 5 Mbit/s.

Cos'è il protocollo RS485 di Modbus?

Una delle funzionalità principali che differenzia la comunicazione RS485 da qualsiasi altra comunicazione seriale, è il formato dei dati scambiati. Mentre i dispositivi RS232 si connettono su dei protocolli di testo (ASCII), la maggioranza dei dispositivi RS485 usa il protocollo Modbus.

Modbus è un protocollo di comunicazione seriale usato in larga parte dai dispositivi elettronici industriali. In Modbus, la connessione viene stabilita tra un master (host) e gli slave (dispositivi basati su COM)*. Modbus aiuta ad accedere alla configurazione dei dispositivi ed a leggerne le misure.

* Nel 9 Luglio 2020, la Modbus Organization sostituisce il Master-Slave con il Client-Server per descrivere le comunicazioni Modbus, caratterizzate dalla comunicazione tra i dispositivi cliente, la quale avvia la comunicazione ed effettua le richieste dei dispositivi server, che elaborano le richieste e restituiscono una risposta appropriata (oppure un messaggio di errore).

Lo scambio di dati è avviato da un host. L'host può commutare autonomamente il proprio driver RS-485 in modalità di trasmissione, mentre gli altri driver RS485 (slave) lavorano in modalità di ricezione. Affinché uno slave risponda all'host sulla linea di comunicazione, il 'master' gli invia un comando speciale, che conferisce al dispositivo previsto, il diritto di commutare il suo driver in una modalità di trasmissione per un certo periodo.

RS485 contro RS232: confronto dei protocolli di comunicazione seriale

I protocolli di comunicazione seriale RS485 e RS232 sono in uso da oltre 50 anni e sono ancora ampiamente usati in ambito aziendale ed industriale. L'espansione delle capacità dello standard RS232 è stato l'impulso per lo sviluppo del protocollo RS485. La tabella seguente fornisce una panoramica dei due standard.

Ora, diamo un'occhiata alle differenze principali tra i due protocolli.

Numero di trasmettitori e ricevitori

L'interfaccia seriale RS232 è progettata per collegare due dispositivi. Il protocollo permette la comunicazione tra un singolo trasmettitore e ricevitore. Usando un'interfaccia RS485, è possibile collegare fino a 32 dispositivi seriali ad un trasmettitore.

Rendere efficace l'uso dei dispositivi seriali, comporta spesso la conversione tra i segnali RS232, RS485 e USB. Questo è dovuto, in parte, alla concentrazione dei produttori di componenti nel fornire delle connettività USB anziché delle porte seriali su computer portatili e da scrivania. La conversione consente ai dispositivi meno recenti, di coesistere con la nuova componentistica priva di interfacce seriali.

Distanza operativa

I dispositivi operanti il protocollo RS232 sono limitati ad una distanza di 15 metri tra trasmettitore e ricevitore, pur raggiungendo la massima velocità di trasmissione dei dati. Questa lunghezza può essere estesa se possono essere tollerate velocità di trasmissione dati inferiori.

La distanza operativa è notevolmente estesa nel protocollo RS485. Supporta velocità dati massime su una lunghezza di 1200 metri, rendendo il protocollo RS485 una scelta eccellente per la comunicazione tra apparecchiature distanti fisicamente.

Velocità di trasmissione dei dati

La velocità di trasmissione possibile con un'interfaccia RS232 è di 1Mb/s per una distanza fino a 15 metri. La RS485 offre velocità maggiori, fino a 10Mb/s su una distanza di 15 metri. Quando viene portato alla sua lunghezza massima di 1200 metri, il protocollo RS485 trasmette i dati a 100Kb/s.

Problemi di disturbo elettrico e potenziale di terra

Un'interfaccia RS232 è un sistema basato sui livelli di tensione e funziona in modo ottimale in situazioni in cui ci sono delle differenze minime nel potenziale di terra. Gli ambienti che presentano livelli elevati di disturbo elettrico e potenziale di terra variabile influiscono sulla capacità della RS232 nel trasferire i dati in modo efficiente e possono portare alla perdita o al danneggiamento dei dati.

Il protocollo RS485 impiega un sistema di tensione differenziale, che gli permette di operare in maniera efficace in quegli ambienti con livelli maggiori di disturbo elettrico. Un sottoprodotto del sistema di tensione differenziale, è l'estensione della distanza del trasferimento dei dati, l'aumento della velocità di trasmissione e l'uso della tensione inferiore sotto osservazione con la RS485.