logo

Volba rozhraní pro komunikaci

Sériová rozhraní v komunikaci

Když je třeba propojit počítač se zařízením, které má ovládat a dohlížet, vybaví si každý com jedničku. Jenže co když jsou dál od sebe? Použijeme modem. Jenže modem je vhodný pro přenos po telefonní lince. To se uvnitř vlastního areálu nehodí. Tady se nabízí možnost využití některého jiného sériového rozhraní. Jejich základní přehled a možnosti přináší tento článek.
Rozhodování, jaké rozhraní pro přenos dat použít, je ovlivněno mnoha hledisky:
1. potřebný dosah, aby počítač nemusel být přímo u dohlíženého systému,
2. potřebná rychlost přenosu dat,
3. cena a dostupnost,
4. ochrana proti rušení,
5. ochrana proti poškození rozdílnými nulovými potenciály nebo impulsy přicházejícími po kabelu,
6. ochrana proti odposlechu dat,
7. koncepce dohledu a počet spolupracujících zařízení,
8. koncepce kabeláže.

Potřebujeme-li spojit dvě zařízení, například PC a druhé zařízení, použijeme dvoubodový spoj. Více účastníků můžeme propojit pomocí hvězdicové struktury, nebo sběrnice.

Rozhraní RS-232 (V.24 - COM 1) je určeno pro přenos rychlostmi v řádu jednotek až desítek kb/s mezi dvěma blízkými zařízeními, například PC a řídicí jednotka nějakého systému. Norma určuje dosah do 15 m a nepočítá s rušením signálu na dlouhém vedení, ani s rizikem statického výboje. Normalizovaný konektor totiž nezajišťuje, že se jako první propojí kostry obou zařízení. Tento problém znají například ti, kdo přicházejí s notebookem odečítat tarifikační data z pobočkových ústředen. Pak je vhodné použít „převodník“ RS-232/RS-232 s galvanickým oddělením obou konektorů. Ideální pro tento účel jsou modely ELO E0N5 a ELO E0M6.

 

 

Pokud v aplikaci potřebujeme oddělit nejen datové signály, ale i signály stavové (CTS, DSR, DCD) a řídící (RTS a DTR), je vhodný model ELO E0N8. K oddělení dvou synchronních zařízení (přenášejí se i signály hodin) je vhodný model ELO E0N9.

Proudová smyčka, která přežila z dob dálnopisné techniky (odtud i její anglická zkratka TTY –TeleTYpe), je nejlevnějším rozhraním pro dvoubodové spoje na vzdálenosti v řádu stovek metrů a rychlosti v jednotkách kilobitů za sekundu. Zároveň vykazuje dost dobrou odolnost vůči rušení. Nečastěji se setkáme s asymetrickou smyčkou 0/20 mA (převodníky ELO E00H, ELO E00J, ELO E00Q a ELO E00X), ale i se smyčkou symetrickou -20 mA +20 mA (ELO E0BL). Symetrická smyčka má lepší dosah a větší odolnost vůči rušení než asymetrická.

Pozor! Nepleťme si tuto (TTY) smyčku s analogovou proudovou smyčkou 4-20 mA, u které velikost protékajícího proudu nese informaci o velikosti vstupní veličiny (například teploty).

 

 

Rozhraní RS-422 (V.11) je rovněž určeno pro dvoubodový spoj a používá symetrický signál. To umožňuje přenášet data na vzdálenost 1200 metrů rychlostí přes 9600 bit/s. Odolnost signálu vůči rušení je nejvyšší z dosud uvedených rozhraní a proto se používá v průmyslové automatizaci (modely ELO E0CC, ELO E0CE, ELO E0CF a ELO E0CI). Přijímač tohoto rozhraní je diferenciální, takže se eliminují i rozdíly nulových potenciálů koncových zařízení, pokud nepřesáhnou cca 5 až 7 V.

 

Rozhraní RS-485 se užívá pro spojování více koncových zařízení do jednoho systému pomocí sběrnice. Jeho výhoda spočívá v levné instalaci kabelů – všechna koncová zařízení jsou spojena jednou kroucenou dvoulinkou. Signál RS-485 zná nejen dva stavy (dvě polarity), ale ještě stav třetí, kdy je vysílač vypnut a přijímač ve stavu vysoké impedance naslouchá dění na lince. Pokud jsou vysílače účastníků ve třetím stavu, může jeden z nich zahájit na lince vysílání. Zapínat a vypínat vysílač musí samo koncové zařízení na základě komunikačního protokolu pomocí signálu RTS (Request To Send). Pokud tento signál nemá, musí se zapínání a vypínání dít automaticky podle vysílaných dat. Na tomto principu pracují převodníky ELO E068, ELO E069, ELO E06A, ELO E06C a ELO E06D. Všechny až na první z nich oddělují obě rozhraní pomocí optočlenů. K dosažení dobrých parametrů přenosu je důležité zakončení sběrnice terminátory – rezistory 100 až 120 Ohm.

Optické vlákno známe plastové a skleněné, ta skleněná dělíme podle způsobu šíření světla na mnohavidová a jednovidová. Všem je společná vysoká odolnost přenosu dat proti rušení, rozdílu nulových potenciálů koncových zařízení, proti atmosférickým výbojům. Plastové vlákno je vhodné pro přenosy na vzdálenosti jednotek až desítek metrů, rychlostmi do desítek kilobit za sekundu. Mnohavidové optické vlákno se nejčastěji používá na přenosy do vzdálenosti až 3 km, rychlostí jednotek až stovek Mb/s. Jednovidové vlákno se používá zejména v telekomunikační technice, přenosové rychlosti v řádu Gb až Tb/s na vzdálenosti desítek kilometrů.

S klesající cenou optických kabelů se optická vlákna stále více prosazují v automatizaci. Signál z optického vlákna se obtížněji odposlouchává a optické trasy je těžké rozpojit, aniž by to dohled nad komunikací zaregistroval. Proto se optická vlákna stále více uplatňují i v zabezpečovacích systémech.

Při spojování různých zařízení je nutno zvolit optimální rozhraní pro přenos a koncová zařízení tomuto rozhraní přizpůsobit pomocí převodníků, například RS-232 / optické vlákno (ELO E146, ELO E147, ELO E14C), nebo RS-485 / optické vlákno (ELO E171, ELO E175). Často dvojice těchto převodníků působí jako prodlužovací kabel mezi dvěma zařízeními se shodným rozhraním, který umožní dosáhnout požadovaných přenosových parametrů.

Příklady použití
1) Dvoubodový spoj, například mezi PC s rozhraním RS-232 a druhým zařízením, rovněž s RS-232, ale přes jiné rozhraní (například optické vlákno, proudová smyčka, nebo RS-422).

 

 

2) Propojení skupiny koncových zařízení sběrnicí podle normy RS-485. Používá se zejména v průmyslové automatizaci. Délka kabelu je až 1200 m a může být prodloužena pomocí opakovačů až na pětinásobek. Maximální počet zařízení je 32. Použitím každého opakovače získáme dalších 30 účastníků. Jako opakovač může posloužit i dvojice převodníků RS-485 na optický kabel. Vložením optické trasy můžeme překonat například úseky mezi budovami, kde hrozí výboje atmosférické elektřiny, nebo místa s vysokým elektromagnetickým rušením, jako jsou souběhy komunikačního kabelu se silovým vedením.

 

 

Všechna zařízení pracují podle komunikačního protokolu, který zajišťuje adresaci zařízení a určuje, kdo v daný okamžik smí vysílat (synchronizace v síti). Komunikačních protokolů je celá řada, ze známějších například Profibus.

3) Propojení skupiny koncových zařízení do kruhu
Na optickém vláknu je obtížné realizovat sběrnicovou strukturu. Proto se místo ní používá kruh – buď jednoduchý, nebo dvojitý. V každém uzlu se informace přijímaná z příchozího vlákna kopíruje na odchozí vlákno (režim SLAVE). Účastník, který právě vysílá, slyší svou zprávu z příchozího vlákna, ale neopakuje ji do vysílače (režim MASTER).

 

 

4) Propojení skupiny koncových zařízení do hvězdy (systém řady dvoubodových spojů).
Používá se typicky v terminálových sítích sálových počítačů. Centrum sítě musí být vybaveno tolika „COMy“, s kolika terminály bude komunikovat. Dnes se od používání tohoto systému ustupuje.

Při volbě optimálního rozhraní je důležitá dostupnost a cena. Komponenty pro výše popsané komunikační aplikace jsou dostupné z domácích zdrojů v široké paletě modelů.

..............................................................................................................................................................................................................................................................

<< předchozí článek | Rady a návody | následující článek >>

Česky English

Napište nám

Fulltextové vyhledávání

elo