Для стабильной работы программируемых логических контроллеров (ПЛК) на производстве нужны модульные компактные контроллеры. Они обеспечивают подключение периферии для расширения связи, памяти.
Интерфейс RS-232
RS-232 — последовательный порт для передачи данных между устройствами. Технологию начали использовать при построении сетей из-за простой реализации связи. Для коннекта нужны всего три провода. Сначала интерфейс применяли для соединения компьютера и модема. Но в дальнейшем его стали использовать для подключения принтеров, плоттеров, программаторов и другой периферии.
Особенность интерфейса — низкая скорость передачи данных (не более 115200 бит/с), а также небольшая длина линии связи — около 15 метров. Зато стандарт отличается высокой помехоустойчивостью, простотой реализации. Для подключения устройств применяют разъемы с 9 и 25 контактами формата D-sub. У кабелей разная распиновка.
Распиновка RS-232
Распиновка — это назначение контактов разъема интерфейса для подключения сигнальных линий. Стандартный разъем DB25 имеет 25 контактов, а DB9 — только 9. Основные сигналы при передаче данных:
- TxD — передача данных.
- RxD — прием данных.
- GND — общий сигнальный провод.
- RTS/CTS — аппаратное управление потоком.
- DSR/DTR — контроль готовности устройств.
- CD/RI — контроль несущей/вызова.
Распиновка конкретного кабеля зависит от типов подключаемых устройств (передатчик DTE или приемник DCE). Обычно производитель указывает необходимую схему в технической документации. Стандартной остается распиновка, когда передатчик одного устройства соединяется с приемником другого. Типичный пример — TxD DTE → RxD DCE. Это позволяет настроить связь даже без кабелей.
Назначение контактов разъема DB-9
Вилка и розетка DB9
Разъем DB-9 встречается чаще. Причина тому — минимум контактов, небольшие размеры. Это важно при построении сетей автоматизации на производстве. Стандартная распайка контактов такова:
|
Контакт |
Обозначение |
Направление DTE-DCE |
|
1 |
CD |
← |
|
2 |
RXD |
← |
|
3 |
TXD |
→ |
|
4 |
DTR |
→ |
|
5 |
GND |
— |
|
6 |
DSR |
← |
|
7 |
RTS |
→ |
|
8 |
CTS |
← |
|
9 |
RI |
← |
Линии передают информацию, управляющие сигналы между устройствами. Наиболее важны контакты 2, 3 и 5 — фактическая передача данных Rx, Tx и общий провод. Их используют для реализации связи без аппаратного контроля потока. Остальные контакты задействуют для сервисных целей.
Схема подключения разъема DB25
Вилка и розетка DB25
В разъеме 25 контактов. Вот как выглядит их распиновка на схеме:
|
Контакт |
Обозначение |
Направление DTE-DCE |
|
1 |
SHLD |
— |
|
2 |
TXD |
→ |
|
3 |
RXD |
← |
|
4 |
RTS |
→ |
|
5 |
CTS |
← |
|
6 |
DSR |
← |
|
7 |
GND |
— |
|
8 |
CD |
← |
|
9-19 |
- |
- |
|
20 |
DTR |
→ |
|
21 |
- |
- |
|
22 |
RI |
← |
|
23-25 |
- |
- |
Для подключения задействуют только 10 контактов. Остальные 15 остаются в тени.
Характеристики RS-232
Интерфейс обладает рядом технических особенностей, основные из которых следующие:
- Скорость передачи данных — от 50 до 115200 бит/с. На практике чаще используют значения 2400, 9600, 19200, 57600 бит/с.
- Длина линии связи — не более 15 метров при скорости 19200 бит/с и менее. При более высоких скоростях расстояние еще меньше.
- Количество проводников в кабеле — от 2 до 25. Чаще используют 3-проводную или 9-проводную схему.
- Напряжение сигналов — от ±5 до ±15 Вольт. Логический "0" соответствует положительному напряжению.
- Тип связи — асинхронный, дуплексный или полудуплексный режим. Возможно аппаратное или программное управление потоком.
- Контроль передачи данных с помощью бита четности, а также стартовых и стоповых бит.
- Задействованные разъемы: DB9, DB25, DIN 8, RJ11, RJ45.
RS-232 — медленный, но надежный и неприхотливый последовательный интерфейс. Его до сих пор применяют в промышленности, бытовой технике.
Скорость передачи данных
Одна из характеристик любого интерфейса передачи данных — скорость обмена информацией, измеряемая в битах в секунду (бит/с). Для RS-232 стандартом определен диапазон от 50 до 115200 бит/с. На практике используют такие скорости:
- 2400 бит/с — применялась в старых модемах, сейчас практически не используется;
- 9600 бит/с — самая распространенная скорость для подключения периферии;
- 19200 бит/с — хороший компромисс между скоростью и помехоустойчивостью;
- 57600 бит/с — при соблюдении требований по длине и качеству кабеля позволяет увеличить скорость.
Максимальная скорость 115200 бит/с применяется редко, только при подключении устройств на небольших расстояниях и при хороших условиях связи.
Уровни сигналов
При передаче данных по интерфейсу используется два уровня электрических сигналов, отвечающих логическим состояниям "0" и "1". Уровень логической"1" — от -5 до -15 Вольт. Отрицательное напряжение условно принимают за активное состояние. Уровень логического "0" находится в диапазоне положительных напряжений от +5 до +15 Вольт. Такое состояние называют пассивным.
Инверсия сигналов связана с особенностями работы старых электромеханических телетайпов и унаследована интерфейсом RS-232. Сейчас используется стандартный диапазон сигналов от -12 до -15 Вольт для логической "1" и от +12 до +15 Вольт для логического «0». Наличие пороговых значений по модулю напряжения позволяет повысить помехоустойчивость линии связи.
Подключение модуля расширения
Модуль расширения связи
Модули расширения часто используют интерфейс для связи с основным устройством. К примеру, это может быть модуль расширения связи L22_TA_RS232. Модуль устанавливают прямо в модуль ЦП. Главное при подключении — правильно определить основное устройство и модуль расширения как DTE и DCE соответственно. Это позволит настроить между ними обмен данными по интерфейсу RS-232.
Поставкой модулей для системы автоматизации производства занимается ООО "Консист Констракшн".
