Verifica di terminazione e polarizzazione RS-485

Verifica dove collocare le resistenze di terminazione e polarizzazione su una rete Modbus RS-485 a due o quattro fili.

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Cablaggio
Configurazione
Conduttore comune di segnale
Resistenze installate

Conta tutte le terminazioni attive, comprese quelle integrate nei dispositivi

RS-485 a quattro fili

2 aspetti da correggere

  • Da verificare: TerminazioniTermina entrambe le estremità di ogni coppia, senza altre terminazioni.2 di 4
  • Non conforme: Polarizzazione della lineaPolarizza il bus in un solo punto. Disattiva le resistenze di polarizzazione aggiuntive.2 punti
  • Conforme: Conduttore comune di segnaleUn conduttore comune corre insieme alla coppia

Queste verifiche seguono la guida Modbus per la linea seriale. I manuali dei dispositivi indicano se terminazione e polarizzazione sono integrate o selezionabili.

Come viene calcolato

2-wire trunk two end terminations4-wire trunk two terminations per balanced pairPolarization one location when required

Correggi prima della messa in servizio: 2 terminazioni anziché 4, una a ciascuna estremità di ogni coppia; polarizzazione in 2 punti anziché in uno solo.

Suggerimento: Molti contatori arrivano con la terminazione attiva. Su un bus di dieci contatori, lascia attiva soltanto quella del contatore all'estremità lontana.

Comprendere terminazione e polarizzazione RS-485

Un bus Modbus RS-485 richiede una resistenza di terminazione a ciascuna estremità della linea principale e in nessun altro punto, una polarizzazione in non più di un punto e un conduttore comune che accompagni la coppia. Se una di queste condizioni manca, gli errori CRC e i timeout spesso cambiano con il traffico, la lunghezza del cavo o il numero di dispositivi interrogati. Sul campo è frequente trovare più contatori consegnati con la terminazione attiva.

Lo strumento confronta il bus con la Modbus over Serial Line Specification and Implementation Guide V1.02 (Modbus Organization, 2006), chiamata qui «la guida».

Terminazione

Due fili: 2 terminazioni; quattro fili: 2 per coppia, 4 in totale

Una terminazione adatta l'estremità del cavo alla sua impedenza caratteristica: il segnale viene assorbito invece di riflettersi sulla linea. La guida ne prevede una vicino a ciascuna estremità della linea principale, non più di due per coppia e mai sulle derivazioni. Usa una resistenza da 150 Ω, 0,5 W, oppure una da 120 Ω (0,25 W) in serie a 1 nF (almeno 10 V) quando la coppia è anche polarizzata.

Polarizzazione

Al massimo un punto; richiamo a 5 V su D1 e al comune su D0, da 450 a 650 Ω ciascuno

Quando nessun trasmettitore è attivo, la coppia resta flottante e il rumore può sembrare un bit di start. Se un dispositivo richiede uno stato inattivo definito, basta una sola coppia di resistenze per tutto il bus, di solito presso il master. Disattiva la polarizzazione degli altri dispositivi. La guida ammette 32 dispositivi su un bus senza ripetitore, quattro in meno se il bus è polarizzato.

Conduttore comune

D0, D1 e comune

Per Modbus a due fili, la guida definisce tre circuiti: D0, D1 e comune. Il conduttore comune mantiene ciascun ricetrasmettitore nell'intervallo di modo comune EIA-485, da −7 V a +12 V. Senza di esso, la differenza di potenziale di terra tra due quadri può portare un ricevitore fuori intervallo. Collega il comune alla terra di protezione in un solo punto, di norma presso il master. Collegarlo in ogni quadro farebbe circolare corrente in un anello di terra.

La guida limita la linea principale a 1.000 m a 9.600 bit/s con cavo AWG 26 o più grosso e dimezza tale lunghezza quando un cavo a quattro fili viene usato come bus a due fili. Un cavo categoria 5 è adatto fino a 600 m. Ogni derivazione deve essere inferiore a 20 m; su una presa con n derivazioni, ciascuna è limitata a 40 m ÷ n. Linee più lunghe, velocità maggiori o più dispositivi sono possibili con cavi e ricetrasmettitori adeguati, ma richiedono una progettazione di rete, non soltanto una checklist.

Esempi di cablaggio RS-485

Dieci contatori con tutte le terminazioni attive

Dieci contatori di energia condividono una coppia; ciascuno ha attiva la propria terminazione da 120 Ω. Dieci resistenze da 120 Ω in parallelo danno 12 Ω sulla linea. I driver EIA-485 sono specificati per un carico di 54 Ω: la tensione differenziale crolla e le risposte falliscono a intermittenza. Polarizzazione e conduttore comune sono corretti, quindi c'è un solo aspetto da correggere. Disattiva la terminazione di nove contatori e mantieni quella del contatore all'estremità lontana della linea. Termina l'estremità vicina presso il master.

RS-485 a due fili 1 aspetto da correggere Apri nella calcolatrice

Un bus a quattro fili polarizzato in due punti

Un bus a quattro fili comprende due coppie: una dal master ai dispositivi e una di ritorno. Ogni coppia richiede una terminazione a entrambe le estremità, quattro in totale. Questo bus ne ha una su ciascuna coppia presso il master, mentre la polarizzazione è attiva sia presso il master sia su un contatore. Ci sono due aspetti da correggere: mancano le due terminazioni lontane e c'è un punto di polarizzazione di troppo. Termina entrambe le coppie all'estremità lontana e disattiva la polarizzazione sul contatore.

RS-485 a quattro fili 2 aspetti da correggere Apri nella calcolatrice

Un bus a due fili cablato correttamente

Una terminazione a ogni estremità della coppia, polarizzazione solo presso il master e un conduttore comune nel cavo: tutte e tre le verifiche sono superate. Se il bus continua a segnalare errori, controlla poi la polarità di ogni dispositivo, il tipo di cavo e la lunghezza delle derivazioni.

RS-485 a due fili Le verifiche del cablaggio sono superate Apri nella calcolatrice

Numero di terminazioni necessarie su un bus RS-485

Risultato della verifica in base alle terminazioni attive su un bus a due o quattro fili.

Terminazioni installateDue filiQuattro fili
02 mancanti4 mancanti
11 mancanti3 mancanti
2Corretto2 mancanti
31 in eccesso1 mancanti
42 in eccessoCorretto
64 in eccesso2 in eccesso

Scarica questa tabella (CSV)

Domande su Terminazione e polarizzazione RS-485

Un bus RS-485 corto ha bisogno della terminazione?

Un bus corto spesso funziona senza terminazioni, perché le riflessioni si attenuano prima che il ricevitore campioni il bit. La guida ne prescrive comunque una a ciascuna estremità. Due terminazioni da 150 Ω su un bus polarizzato con resistenze da 650 Ω assorbono circa 3,6 mA dall'alimentazione a 5 V e lasciano circa 0,27 V sulla coppia a riposo, sopra la soglia di ricezione EIA-485 di 200 mV. Una terminazione da 120 Ω in serie a 1 nF non assorbe corrente continua.

Dove si collocano le terminazioni?

Alle due estremità fisiche del cavo principale. Non coincidono necessariamente con il master e con il dispositivo dall'indirizzo più alto. Un master a metà percorso non ha bisogno di terminazione; sì, invece, i dispositivi ai due capi del cavo. Segui il percorso del cavo prima di impostare i selettori e non terminare mai una derivazione.

Perché una polarizzazione eccessiva crea problemi?

La guida conta un punto di polarizzazione come carico equivalente a quattro dispositivi. Tre contatori con polarizzazione attiva occupano quindi circa 12 dei 32 carichi disponibili sul bus. I driver forniscono così una tensione differenziale minore e in genere i dispositivi più lontani smettono per primi di rispondere.

Servono 120 Ω o 150 Ω?

Sono ammessi entrambi. La guida indica 150 Ω, 0,5 W per una sola resistenza, oppure 120 Ω in serie a 1 nF quando la coppia è anche polarizzata. Il condensatore blocca la corrente continua di polarizzazione nella terminazione e mantiene la tensione a riposo ben sopra la soglia di ricezione. Un cavo dati a coppia intrecciata presenta in genere circa 120 Ω; molti contatori con terminazione integrata usano 120 Ω. Segui il manuale del dispositivo.

Perché un dispositivo non risponde mentre gli altri sì?

Una polarità invertita è una causa frequente. La guida chiama le linee D0 e D1: D0 corrisponde ad A secondo EIA-485, D1 a B e D1 è più positiva a riposo. Alcuni produttori, però, contrassegnano con A la linea positiva: collegare A con A può quindi invertire i fili. Un dispositivo invertito non risponde mentre gli altri funzionano. Scambia i suoi due fili e indica D0 e D1 sugli schemi.

Limiti di questo risultato

  • Questo strumento non dimensiona le resistenze e non sostituisce le istruzioni dei produttori.
  • Lunghezza delle derivazioni, ripetitori, isolamento, messa a terra e protezione dalle sovratensioni richiedono una valutazione distinta.
  • Superare queste verifiche non dimostra che il bus sia privo di errori: controlla i contatori degli errori durante la messa in servizio.

Misuralo continuamente

Un modulo ZMB legge i dispositivi Modbus RTU sulla propria linea RS-485 corta e trasmette i registri sulla rete radio mesh. Non serve portare un lungo bus fino al quadro. La versione Industrial del Gateway ZGW-20 può ospitare una scheda I/O con porta RS-485 per collegare direttamente i dispositivi Modbus.

Guide correlate

Fonti

  1. Modbus Serial Line Protocol and Implementation Guide (si apre in una nuova scheda) (PDF) Modbus Organization, V1.02, 2006-12-20