RS-485 là một giao thức truyền thông được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và mạng máy tính để truyền dữ liệu trên các đường truyền dài. Đây là một chuẩn giao tiếp dạng điểm-điểm, có khả năng truyền dữ liệu hai chiều và hỗ trợ nhiều thiết bị kết nối trên cùng một đường truyền. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cách hoạt động và ứng dụng của RS-485.
RS-485 là gì?
RS-485 còn được gọi là TIA-485(-A) hoặc EIA-485, là tiêu chuẩn xác định đặc tính về điện của trình điều khiển và bộ thu được sử dụng trong hệ thống truyền thông Serial. Nó là một hệ thống cân bằng, đa điểm hỗ trợ mạng truyền thông số qua các khoảng cách xa và trong môi trường có nhiễu điện.
Tiêu chuẩn RS485 chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống điều khiển công nghiệp và các ứng dụng tương tự nhờ khả năng kết nối nhiều bộ nhận trong một mạng đa chấm tuyến tuyến qua cặp xoắn.
RS-485 không định nghĩa giao thức truyền thông cụ thể mà tập trung vào việc mô tả các đặc tính điện của các bộ phát và bộ nhận, được biết đến là tầng vật lý. Nó cho phép truyền tín hiệu nhị phân dưới dạng điện áp cao và thấp, đại diện cho các trạng thái 1 và 0 (bật và tắt) trong mạch.
RS-485 hỗ trợ mạng cục bộ giá rẻ và liên kết truyền thông đa chấm, sử dụng cùng một tín hiệu vi sai qua cặp xoắn như RS-422.
Đặc điểm của RS-485
RS-485 là một tiêu chuẩn cho giao tiếp serial được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại. Đây là một số đặc điểm của nó:
- Giao tiếp đa điểm: RS-485 hỗ trợ giao tiếp đa điểm, điều này có nghĩa là tới 32 thiết bị có thể được kết nối với một bus duy nhất. Điều này cho phép nó trở thành một lựa chọn tốt cho các ứng dụng yêu cầu nhiều thiết bị cần giao tiếp với nhau theo quãng đường dài.
- Gửi tín hiệu kép: RS-485 sử dụng gửi tín hiệu kép, điều này có nghĩa là nó gửi tín hiệu qua hai dây thay vì một. Điều này cung cấp sự chống rung tốt hơn và cho phép gửi tín hiệu theo quãng đường dài hơn so với các tiêu chuẩn gửi tín hiệu serial khác.
- Giao tiếp half-duplex: RS-485 hỗ trợ giao tiếp half-duplex, điều này có nghĩa là dữ liệu chỉ có thể chuyển động trong một hướng một lúc. Điều này khác với giao tiếp full-duplex, trong đó dữ liệu có thể chuyển động ở hai hướng cùng một lúc.
- Quãng đường gửi tín hiệu dài: RS-485 có thể gửi dữ liệu theo quãng đường dài, đến 4000 feet (1200 mét) với tốc độ đạt được lên tới 100 kbps. Điều này cho phép nó trở thành một lựa chọn tốt cho các ứng dụng yêu cầu các thiết bị cần giao tiếp với nhau theo quãng đường dài, chẳng hạn như trong tự động hóa công nghiệp hoặc hệ thống tự động hóa xây dựng.
- Tính tiêu thụ điện năng thấp: RS-485 là một tiêu chuẩn tiêu thụ điện năng thấp, điều này có nghĩa là nó tiêu thụ ít điện năng hơn các tiêu chuẩn gửi tín hiệu serial khác. Điều này là một yếu tố quan trọng cho các thiết bị pin hoặc các ứng dụng mà tiêu thụ điện.
Sự khác nhau giữa RS485 và RS232
RS-232 là một tiêu chuẩn cũ hơn được thiết kế cho việc giao tiếp điều khiển giữa hai thiết bị, trong khi RS-485 hỗ trợ giao tiếp đa điểm với tối đa 32 thiết bị.
Dưới đây là một số điểm khác biệt quan trọng giữa RS-485 và RS-232:
- Mức điện: RS-232 sử dụng tín hiệu đơn điện, với mức điện -3V đến -15V cho logic 1 và +3V đến +15V cho logic 0. RS-485, ngược lại, sử dụng tín hiệu điện kép, với mức điện -200mV đến -5V cho logic 1 và +200mV đến +5V cho logic 0.
- Độ dài dây: RS-232 có một độ dài dây tối đa là 50 feet (15 mét), trong khi RS-485 có một độ dài dây tối đa khoảng 1200 mét (4000 feet) cho một bus với 32 thiết bị.
- Tốc độ dữ liệu: RS-232 hỗ trợ tốc độ dữ liệu tối đa 20 Kbps, trong khi RS-485 hỗ trợ tốc độ dữ liệu tối đa 10 Mbps.
- Số lượng thiết bị: RS-232 hỗ trợ giao tiếp giữa hai thiết bị, trong khi RS-485 hỗ trợ giao tiếp giữa tối đa 32 thiết bị.
Ứng dụng của RS-485
RS-485 thường được sử dụng trong tự động hóa và hệ thống điều khiển công nghiệp, tự động hóa tòa nhà, điều khiển quy trình và hệ thống thu thập dữ liệu. RS-485 cũng được sử dụng trong các mạng công nghiệp, như Profibus, Modbus và CAN bus, để cung cấp giao tiếp giữa các thiết bị.
RS-485 phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ dài cáp dài, tốc độ truyền dữ liệu cao và giao tiếp nhiều điểm. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng như:
- Hệ thống điều khiển công nghiệp: RS-485 được sử dụng để kết nối cảm biến, actuator và bộ điều khiển trong các hệ thống điều khiển công nghiệp, như nhà máy sản xuất, nhà máy điện và nhà máy lọc dầu.
- Tự động hóa tòa nhà: RS-485 được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa tòa nhà để kiểm soát và giám sát hệ thống HVAC, ánh sáng và hệ thống an ninh.
- Kiểm soát quy trình: RS-485 được sử dụng trong các hệ thống kiểm soát quy trình để giám sát và kiểm soát nhiệt độ, áp suất và lưu lượng trong quy trình công nghiệp.
- Hệ thống thu thập dữ liệu: RS-485 được sử dụng trong các hệ thống thu thập dữ liệu để thu thập dữ liệu từ cảm biến và truyền nó đến một máy tính trung tâm để phân tích.
- Mạng công nghiệp: RS-485 được sử dụng trong các mạng công nghiệp, như Profibus, Modbus và CAN bus, để cung cấp giao tiếp giữa các thiết bị.
- Robot học: RS-485 được sử dụng trong robot học để kiểm soát và giao tiếp với cánh tay robot, tay nắm và các thành phần robot khác.
- Kiểm tra và đo lường: RS-485 được sử dụng trong các hệ thống kiểm tra và đo lường để truyền dữ liệu giữa các công cụ và một máy tính trung tâm.
Nhìn chung, RS-485 là một giao thức giao tiếp linh hoạt được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau nhờ vào độ dài cáp dài, tốc độ truyền dữ liệu cao, giao tiếp nhiều điểm và khả năng chống nhiễu.
Một số lưu ý về RS-485
Với kết nối dây RS-485, nên sử dụng cáp đôi xoắn chống nhiễu có lớp bảo vệ (loại STP). Loại cáp này giúp giảm và loại bỏ hiện tượng dẫn điện phân tán và nhiễu chung chế độ.
Tối đa 128 thiết bị có thể được kết nối với một bộ điều khiển RS-485, nhưng số lượng thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khoảng cách truyền thông, tốc độ baud, đường kính dây, chất lượng dây, chất lượng chuyển đổi và nguồn điện.
Việc nối tiếp đất cho bộ điều khiển RS-485 là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động bình thường và ngăn ngừa tổn thất do nhiễu chung.
Bạn nên tránh đặt dây cáp RS-485 gần nguồn nhiễu như dây cao điện và đèn chiếu sáng.
Trong cùng một hệ thống mạng, bạn nên sử dụng loại dây cáp giống nhau để giảm số lượng liên kết trên đường dây.
Khi khoảng cách truyền thông vượt quá 300 mét, bạn nên thêm một điện trở kết thúc vào bộ điều khiển RS-485, đặc biệt là khi số lượng thiết bị trên bộ điều khiển ít.
Khi không có relay, bạn nên sử dụng một loại dây cáp loại UTP bảo vệ thông thường với đường kính 20 AWG hoặc 18 AWG để đảm bảo khoảng cách truyền thông.
Mong rằng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về RS-485 và những đặc điểm của nó!
Thông Tin Về Tác Giả
Nguyễn Thành Hợp là một chuyên gia về lĩnh vực thiết bị mạng, viễn thông gần 10 năm kinh nghiệm với nhiều chứng chỉ chất lượng như CCNA 200-301, CCNP, CCDA, CCDP,... do Cisco cung cấp. Sở thích cá nhân là khám phá những kiến thức mới mẻ về công nghệ nói chung và đặc biệt là liên quan đến lĩnh vực mạng!
