Mis on RS485/ModBus-RTU protokoll?

RS485 sideliides on laialdaselt kasutatav standard valdkonnastööstuslikja kommertselektroonika jadapordi jaoks. See töötati välja varasemate jadapordi standardite piirangute lahendamiseks ning usaldusväärse andmeedastuse võimaldamiseks pikemate vahemaade tagant ja keerulisemates keskkondades.

• Elektriline signaalimine
  • RS485 kasutab diferentsiaalsignaalimist. Ühe juhtme asemel andmete edastamiseks nagu mõnedes teistes jadaliidestes (nt RS232), on sellel kaks juhet, mida tavaliselt tähistatakse A ja B-ga. Nende kahe juhtme vaheline pinge erinevus tähistab andmeid. Juhtmete A ja B vaheline positiivne pinge erinevus (nt A – B > 0,2 V) on defineeritud kui loogiline 1, samas kui negatiivne pinge erinevus (A – B < – 0,2 V) tähistab loogilist 0. See diferentsiaalsignaalimise meetod tagab suurepärase mürakindluse. Mürarikkas tööstuskeskkonnas, kus elektrilised häired on levinud, on kahe juhtme vahelise pinge erinevuse mõjutamise tõenäosus väiksem võrreldes ühe otsaga signaalimissüsteemiga.
• Mitmekordse langetamise võimalus
  • Üks RS485 olulisemaid omadusi on selle mitme ühenduse funktsionaalsus. Üks RS485 siin suudab toetada kuni 32 sõlme (seadet). Mõned täiustatud RS485 saatjad-vastuvõtjad suudavad isegi rohkem sõlmi hallata, mõnel juhul kuni 256 sõlme. See võimaldab ühendada sama sidebussiga mitu seadet, näiteks andureid, ajameid ja kontrollereid. Näiteks hooneautomaatikasüsteemis saab ühe RS485 siiniga ühendada arvukalt temperatuuriandureid, niiskusandureid ja valgustuskontrollereid, mis vähendab kaabelduse ja süsteemi projekteerimise keerukust.
• Edastuskaugus
  • RS485suudab saavutada suhteliselt pikki edastuskaugusi. Ideaalsetes tingimustes suudab see andmeedastuskiirusega kuni 9600 bps edastada andmeid kuni 1200 meetri kaugusele. Andmeedastuskiiruse suurenedes maksimaalne edastuskaugus väheneb. Näiteks andmeedastuskiirusel 1 Mbps on maksimaalne kaugus tavaliselt umbes 100 meetrit. See pikamaavõimekus muudab selle sobivaks rakenduste jaoks, kus seadmed on hajutatud suurele alale, näiteks tööstusettevõtetes, nutivõrkudes ja turvasüsteemides.

• Pooldupleksne operatsioon
  • RS485 on peamiselt pooldupleksne sideliides. See tähendab, et andmeid saab edastada mõlemas suunas, kuid mitte samaaegselt. Korraga saab andmeid edastada ainult üks siinil olev seade, samal ajal kui teised seadmed on vastuvõturežiimis. Selle haldamiseks on vaja mehhanismi, mis kontrollib, millisel seadmel on õigus andmeid edastada. See saavutatakse sageli protokolli abil, kus seadmetele määratakse aadressid. Näiteks Modbus RTU (Remote Terminal Unit) protokollis, mida tavaliselt kasutatakse RS485-ga, küsitleb põhiseade alamseadmeid, saates päringuid siht-alluva konkreetse aadressiga. Seejärel vastab adresseeritud slave ja selle aja jooksul jäävad teised seadmed vastuvõturežiimi.
• Protokolli ühilduvus
  • RS485ei ole iseenesest protokoll, vaid pakub füüsilist kihti erinevatele sideprotokollidele. Lisaks Modbus RTU-le kasutavad RS485-t füüsilise liidesena ka teised protokollid, näiteks Profibus – DP (Process Field Bus – Decentralized Periphery). Need protokollid määratlevad, kuidas andmeid raamitakse, adresseeritakse ja vigu kontrollitakse. Näiteks Modbus RTU kasutab fikseeritud pikkusega kaadrivormingut algus- ja lõpubittidega ning see sisaldab iga kaadri lõpus tsüklilist redundantsuse kontrolli (CRC) koodi edastusvigade tuvastamiseks. See ühilduvus mitme protokolliga muudab RS485 väga mitmekülgseks ja rakendatavaks erinevates tööstus- ja ärisüsteemides.

• Tööstusautomaatika
  • Tööstuskeskkonnas kasutatakse RS485-d programmeeritavate loogikakontrollerite (PLC-de), inimese ja masina liideste (HMI-de), andurite ja ajamite ühendamiseks. Näiteks tootmisettevõttes saavad PLC-d suhelda mitme anduri (näiteks lähedusandurite, rõhuandurite) ja ajamitega (näiteks mootorite, ventiilidega) RS485 võrgu kaudu. See võimaldab tootmisprotsessi tsentraliseeritud juhtimist ja jälgimist, tagades tõhusa töö ja kiire reageerimise mis tahes muudatustele või tõrgetele.
• Hoonehaldussüsteemid
  • RS485 mängib hoonete haldussüsteemides olulist rolli. Seda kasutatakse erinevate hoonete automaatikaseadmete, näiteks kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmete (HVAC) süsteemide, valgustuse juhtimissüsteemide ja turvasüsteemide ühendamiseks. Näiteks saab keskne hoonete halduskontroller RS485 kaudu suhelda mitme HVAC-seadmega, et reguleerida temperatuuri, niiskust ja õhuvoolu vastavalt hoone täituvusele ja keskkonnatingimustele.
• Nutikas võrk ja energiahaldus
  • Nutivõrkude kontekstis kasutatakse RS485-d nutikate arvestite, energiamonitooringuseadmete ja elektrijaotusseadmete ühendamiseks. Nutikad arvestid saavad RS485 kaudu edastada elektritarbimise andmeid kesksesse andmekogumispunkti. Seejärel kasutatakse neid andmeid arvelduseks, koormuse haldamiseks ja võrgu optimeerimiseks. Lisaks saab RS485-d kasutada võimsusteguri korrektsiooniseadmete ja muude elektrijaotusvõrgu seadmete juhtimiseks ja jälgimiseks.