Facts Engineering RS-422/485

Отличный запрос. Вот подробное инженерно-техническое описание стандартов RS-422 и RS-485, их ключевые характеристики, парт-номера популярных компонентов и совместимые модели/применения.

Инженерное описание: RS-422 и RS-485

RS-422 (TIA/EIA-422) и RS-485 (TIA/EIA-485) — это стандарты для последовательной асинхронной передачи данных по балансной (дифференциальной) линии. Они были разработаны для преодоления ограничений стандарта RS-232 (низкая скорость, короткое расстояние, восприимчивость к помехам).

Ключевая концепция: Вместо одного сигнала относительно общего провода ("земли"), как в RS-232, здесь используются две линии: A (inverting, "-") и B (non-inverting, "+"). Приемник измеряет разность потенциалов между этими линиями. Это позволяет:

• Подавлять синфазные помехи (наводки, одинаковые на обоих проводах).
• Использовать более низкие уровни напряжения.
• Достигать больших скоростей и расстояний.

Основное различие между RS-422 и RS-485:

• RS-422 — интерфейс "один передатчик — много приемников" (multi-drop). Полудуплексная или симплексная связь. Передатчик всегда один, что исключает конфликты на линии.
• RS-485 — интерфейс "много передатчиков — много приемников" (multi-party). Полудуплексная или дуплексная связь. Позволяет создавать многоточечные сети (шины) с множеством устройств, но требует протокола для управления доступом к линии (например, Modbus RTU, Profibus).

Топология: Оба стандарта требуют линейной (шинной) топологии с согласующими резисторами (терминаторами) на концах линии для подавления отражений сигнала. Типичное сопротивление — 120 Ом.

Технические характеристики (сводная таблица)

| Параметр | RS-422 | RS-485 | Примечание | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Режим работы | Симплекс / Полудуплекс | Полудуплекс / Дуплекс | RS-485 часто используется в полудуплексе (2 провода), реже в дуплексе (4 провода). | | Кол-во устройств на линию | 1 передатчик, до 10 приемников | до 32 единиц нагрузки (стандарт), с драйверами "1/8 нагрузки" — до 256 устройств | "Единица нагрузки" (Unit Load, UL) — параметр входного тока приемника. Современные чипы имеют 1/8, 1/4 UL. | | Тип сигнала | Балансный (дифференциальный) | Балансный (дифференциальный) | | | Уровни напряжения (диф. выход) | ±2В ... ±10В | ±1.5В ... ±5В | Минимальный дифференциальный сигнал на входе приемника: ±200 мВ. | | Входное сопротивление приемника | ≥ 4 кОм | ≥ 12 кОм (на 32 устройства) | Высокий входной импеданс позволяет подключать много устройств. | | Макс. скорость передачи | до 10 Мбит/с (на коротких дистанциях) | до 10 Мбит/с (на коротких дистанциях) | Зависит от длины линии. Практический предел для 1200м — около 100 кбит/с. | | Макс. длина линии | до 1200 метров (на скорости 100 кбит/с) | до 1200 метров (на скорости 100 кбит/с) | Обратная зависимость "скорость-длина". | | Защита от помех | Высокая (подавление синфазной помехи до ±7В) | Высокая (подавление синфазной помехи до -7В...+12В) | RS-485 имеет более широкий диапазон синфазного напряжения. | | Терминирование | Обязательно на дальнем приемнике | Обязательно на обоих концах шины | Резистор 120 Ом (реже 100-150 Ом) между линиями A и B. | | Управление линией | Не требуется (один передатчик) | Требуется (арбитраж доступа) | Используются протоколы: Modbus RTU, Profibus, DH-485, BACnet MS/TP и др. |

Парт-номера популярных интегральных схем (драйверов/приемников)

Классические и широко распространенные:

• Texas Instruments (TI):
  • SN75176B — полудуплексный драйвер/приемник RS-485 (1/4 UL). Легендарная, базовая микросхема.
  • SN75179B — полнодуплексный (4-проводной) аналог.
  • SN65HVD3082E — современный низкопотребляющий полудуплексный драйвер (1/8 UL, до 256 устройств).
  • MAX485 (от Maxim, теперь часть Analog Devices) — функциональный аналог SN75176B, самый популярный номер в мире.
• Analog Devices / Maxim Integrated:
  • MAX485 (как выше) — полудуплекс, 2.5 Мбит/с.
  • MAX487 — полудуплекс, 250 кбит/с, 1/4 UL (до 128 устройств).
  • MAX488 — полнодуплексный драйвер/приемник (для 4-проводных сетей).
  • MAX3485 — 3.3В версия MAX485.
• STMicroelectronics:
  • ST485 — аналог MAX485.
  • LTC485 (от Linear Technology, теперь часть Analog Devices) — аналог.

Для RS-422 (часто используются те же чипы, но в специфичном включении):

• Texas Instruments:
  • SN751172 — драйвер RS-422.
  • SN751174 — приемник RS-422.
  • AM26LS31 (драйвер) и AM26LS32 (приемник) — классические микросхемы для RS-422.
• Для изолированных интерфейсов (с гальванической развязкой):
  • ADM2483 (Analog Devices) — изолированный полудуплексный трансивер RS-485.
  • ADM2587E (Analog Devices) — изолированный полнодуплексный трансивер с интегральным изолятором и питанием.
  • ISO3082 (TI) — изолированный полудуплексный трансивер.
  • Si865x (Silicon Labs) + драйвер — решение на базе цифровых изоляторов.

Совместимые модели и области применения

1. Промышленная автоматизация (самая распространенная область):

• Контроллеры (ПЛК): Siemens SIMATIC S7-200/1200/1500 (последовательные порты), Allen-Bradley MicroLogix/CompactLogix, Omron, Schneider Electric.
• Человеко-машинные интерфейсы (HMI): Панели оператора всех major-брендов (Weintek, Siemens, AB).
• Частотные преобразователи (VFD): Danfoss, ABB, Siemens, Delta, Schneider Electric (для управления по Modbus RTU).
• Датчики и счетчики: Расходомеры, датчики температуры/давления, счетчики электроэнергии с выходом Modbus.

2. Системы безопасности и контроля доступа:

• Панели управления охранно-пожарной сигнализацией (ОПС).
• Контроллеры СКУД (например, PERCo).

3. Сетевое оборудование и телекоммуникации:

• Консольные порты (Console port) для настройки маршрутизаторов, коммутаторов, базовых станций (часто через переходник RJ45-to-RS-232).
• Оборудование для передачи данных.

4. Профессиональное аудио- и видеооборудование:

• Системы управления (контроллеры, матричные коммутаторы) для проекторов, видеостен, звуковых процессоров (протоколы типа PJLink, Crestron, Extron).

5. Компьютерные адаптеры и преобразователи:

• Внутренние PCI/PCIe карты: MOXA CP-118U, Advantech.
• Внешние USB-конвертеры: FTDI FT232 (с драйвером RS-485), Moxa UPort, ICP DAS, а также множество небрендированных моделей на чипах Prolific или FTDI.
• Преобразователи интерфейсов: RS-232 to RS-485/422, Ethernet to RS-485 (шлюзы, например, от Moxa, Siemens, Weidmueller).

6. Другие области:

• Медицинское оборудование.
• Ретрансляторы (повторители) RS-485 для увеличения длины сети или количества устройств.
• Программируемые логические контроллеры (ПЛК) для любительских проектов (Arduino с шилдами на MAX485).

Важное замечание по совместимости: Сами по себе RS-422/485 — это только физический уровень (Layer 1) модели OSI. Для обеспечения связи между устройствами разных производителей необходим общий протокол уровня данных (Layer 2), такой как Modbus RTU, Profibus DP, или производительский (Crestron, Extron). Устройства с разными протоколами, несмотря на одинаковый физический интерфейс, не будут понимать друг друга.