RS485 یک المان صنعتی می‌باشد که یک رابط الکتریکی و لایه فیزیکی را برای ارتباط نقطه به نقطه دستگاه‌های الکتریکی فراهم می‌کند.
RS485 چیست؟
استاندارد RS 485 کابل‌کشی طولانی در محیط‌های دارای نویز را امکان‌پذیر می‌کند و می‌تواند از دستگاه‌های مختلفی روی یک درگاه باس (BUS) پشتیبانی کند. RS485 مخفف Recommended Standard #485 می‌باشد که از سال ۱۹۸۴ مورد استفاده قرار گرفته از این دستگاه برای ارتباط سری استفاده می‌شود. دستگاه‌هایی که از پورت‌های سریال استفاده می‌کنند یا دارای رابط ۹ پین D شکل هستند، یا از رابط بلوک های ترمینال استفاده می‌کنند. امروزه این سیستم را به نام TIA_485_A نیز می‌شناسند که پیاده‌سازی شبکه‌های پر سرعت بر بستر اتصالات کابل‌های به هم تافته با سرعتی بیش از ۱۰ مگابیت بر ثانیه در فواصل کمتر از ۳۵ متر و سرعت ۱۰۰ کیلو بیت بر ثانیه در فاصله ۱۲۰۰ متر را ممکن می‌کنند.
۶ دلیل برای انتخاب RS485 برای انتقال اطلاعات
تکنولوژی RS-485 در صنایع قدمت زیادی دارد و هنوز منسوخ نشده. این تکنولوژی می‌تواند توسط PLC ها به منظور برقراری ارتباط با شبکه سنسورها مورد استفاده قراربگیرد، همچنین از آن می‌توان برای اتوماسیون کارخانه‌ها، هماهنگی و تنظیم سیستم نورپردازی در تئاتر‌ها ، سیستم‌های دوربین مدار بسته و … نیز استفاده نمود.
۶ دلیل وجود دارد که استفاده از این تکنولوژی را سودمند می‌کند :
1- هزینه
نصب RS485 چندان دشوار نخواهد بود و شما تنها با چند جفت کابل و خرید تجهیزاتی ساده می‌توانید آن را پیاده‌سازی کنید .
2- سرعت
سرعت تکنولوژی RS485 در فواصل کمتر از ۱۰ متر به ۳۵ مگابیت بر ثانیه می‌رسد و اگر طول کابل به ۱۲۰۰ متر برسد، اطلاعات با سرعت ۱۰۰ کیلوبیت بر ثانیه انتقال خواهند یافت. قانونی که باید مد نظر داشته باشید این است که : سرعت بر حسب بیت بر ثانیه ضربدر طول کابل به متر نمی‌تواند از مقدار 10E8 ( ده به توان هشت ) تجاوز کند. با این حساب ماکزیمم سرعت برای یک کابل ۵۰ متری ، ۲ مگابیت بر ثانیه خواهد بود.
3- در دسترس بودن
حداکثر طول شبکه‌ای که از تکنولوژی RS485 استفاده می‌کند ۱۲۰۰ متر است. کابل کشی بسیار ساده می‌باشد و تنها به ۲ سیم روکش دار نیاز خواهد بود. گفتنی است سیم‌های روکش دار قادر خواهند بود بدون استفاده از روتر ، سوییچ یا تکرار کننده، سیگنال را تا مسافت زیادی انتقال دهند. البته اگر طول کابل های شبکه به ۱۰۰ متر برسد، استفاده از تکرار کننده، روتر (Router) ، هاب (Hub) یا سوییچ ضروری خواهد بود و شما باید در هر ۱۰۰ متر از یکی از المان‌های ذکر شده استفاده کنید. همچنین استفاده از تکنولوژی RS-485 انتقال اطلاعات را تنها توسط یک کابل برای مسافت ۱/۲کیلومتری میسر می‌کند .
4- قابلیت تحمل نویز
عموما در کارخانه‌ها وسایل EMI (Electro Magnetic Interference) زیادی وجود دارد. این وسایل با تولید امواج الکترومغناطیسی، مشکلاتی را برای کابل‌های حامل اطلاعاتی که از میان آن‌ها عبور می‌کنند به وجود می‌آورند. در‌واقع کابل‌های حامل جریان الکتریکی همانند آنتن عمل می‌کنند و نویزهایی که از EMI منتشر می‌شود را به خود جذب می‌کنند. در استاندارد RS232 نویز می‌تواند با سیگنال جریان تداخل پیدا کند. هر چقدر کابل طویل‌تر باشد در معرض تداخلات بیشتری قرار خواهد گرفت. کابل های RS485 نسبت به نویز مقاوم هستند چرا که از زوج سیم‌های به هم تافته استفاده می‌کنند و از آن جایی که اطلاعات بر بستر هر دو سیم و با پلاریته های مخالف انتقال پیدا می‌کند، نویز به دلیل مشترک بودن در هر دو سیم به راحتی قابل شناسایی و حذف خواهد بود.
به منظور درک ساده‌تر فرض کنید یک سیم حامل سیگنال data+ و دیگری حامل سیگنال data- است و هر دو با نویز n تداخل پیدا می‌کنند. در این حالت، یکی از سیم‌ها حامل سیگنال data+n+ و دیگری حامل n-data+ خواهد بود که گیرنده حاصل تفریق دو سیگنال را به دست می‌آورد :
(+data+n)-(-data+n)=2data
همان‌طور که می‌بینید حاصل حذف نویز و تقویت دو برابری سیگنال ارسالی خواهد بود. در ضمن یکی دیگر از مزایای استفاده از زوج سیم به هم تافته این است که تششعات یکدیگر را خنثی می‌کنند و در نتیجه روی دستگاه‌هایی که در مجاورت سیم قرار دارند نویز ایجاد نمی‌کنند.
5- سادگی
- توپولوژی (Topology) _ مفاهیم ساده شبکه
- تقریباً نیازی به استفاده از پروتکل‌های پیچیده نیست .
از تکنولوژی RS485 می‌توان به سهولت در شبکه‌های پیچیده بهره برد. سادگی این تکنولوژی در زمان و هزینه نصب تجهیزات صرفه‌جویی می‌کند با استفاده از این روش می‌توان در توپولوژی باس یا ( خط مستقیم ) ۳۲ اتصال را به وجود آورد به عبارتی دیگر شما قادر خواهید بود ۳۲ دستگاه با‌ارزش بار ۱ را به یک کابل متصل کنید. البته واحد ارزش بار ۱/۲ و ۱/۴ نیز موجود می‌باشد که اگر دستگاه‌های شما ارزش باری برابر با ۱/۲ واحد داشته باشند، می‌توانید ۶۴ دستگاه را تنها به یک سیم متصل کنید .
روش جایگزین RS485 ، استفاده از Ethernet و پروتکل TCP/IP می‌باشد البته برای استفاده از این روش هر دستگاه باید مجهز به یک پردازنده قوی با حافظه زیاد باشد. در برخی مواقع استفاده از سیستم عامل برای هر دستگاه ضروری خواهد بود که برپایی چنین شبکه‌ای مصرف برق را فوق‌العاده بالا خواهد برد از طرفی دیگر عیب‌یابی این نوع شبکه کمی مشکل خواهد بود بنابراین در خیلی از مواقع استفاده از تکنولوژی RS485 بر Ethernet و پروتکل پیچیده TCP/IP ارجحیت دارد.
6- سازگار با نیاز و توانایی‌های دستگاه‌های مختلف
قابلیت‌های این تکنولوژی به راحتی با نیاز دستگاه‌های متصل به سیم هم خوانی دارد: اکثر سنسورها و عملگرها ساختاری بسیار ابتدایی دارند و اطلاعات تولیدی شان بسیار کم حجم است که با سرعت پایینی شکل می‌گیرند، در ضمن نیاز به بازسازی اتصالات وجود ندارد. به عنوان مثال حجم سیگنال اندازه‌گیری دما با دقت ۰/۲۵ درجه سانتی گراد در بازه ۰ تا ۱۰ هزار درجه سانتی گراد کمتر از ۱۰ بایت می‌باشد بنابراین جریان اطلاعات به راحتی و توسط یک میکروپروسسور با پروتکل سخت‌افزاری UART امکان‌پذیر خواهد بود. در حال حاضر میکروپروسسورهایی که از پروتکل UART استفاده می‌کنند بسیار ارزان‌قیمت می‌باشند .
در حالتی که ۳۲ دستگاه به شبکه متصل باشند و سرعت شبکه ۱۹۲۰۰ بیت بر ثانیه باشد هر دستگاه می‌تواند در هر ثانیه ۶۰ بایت اطلاعات را از طریق شبکه مخابره کند که این نرخ انتقال اطلاعات برای سنسورها و اکچویتور که برای کنترل فرایند و سیستم اتوماسیون استفاده می‌شوند بسیار مطلوب خواهد بود .
ویژگی‌های پروتکل RS 485
485 تنها یک استاندارد الکتریکی می‌باشد. استاندارد‌های کامل یک رابط، زمینه‌های مختلفی از جمله عملکرد، اصول مکانیکی و مشخصات الکتریکی را پوشش می‌دهد، اما استاندارد RS485 تنها مشخصات الکتریکی درایورها و گیرنده‌ها را برای خطوط انتقال تعریف می‌کند. به هر حال مرجع این استاندارد، استاندارد‌های سطح بالاتری است. به عنوان مثال استاندارد DL_T645 که یک پروتکل ارتباطی را برای برخی از ادوات تعیین می‌کند. RS_485 استانداردی است که برای لایه فیزیکی خطوط انتقال به وجود آمده.
ویژگی‌های اصلی استاندارد RS485 به شرح زیر می‌باشد :
رابط متعادل ، قابلیت کار و راه اندازی از چندین نقطه باید تنها با استفاده از یک منبع تغذیه ۵ ولت امکان‌پذیر باشد ، بازه ولتاژ باس در مد مشترک باید بین ۷- تا۱۲+ ولت باشد، حداکثر تعداد دستگاه‌های متصل به سیستم ۳۲ عدد می‌باشد، نرخ ماکزیمم انتقال اطلاعات در شبکه‌ای به طول ۱۲ متر ۱۰ مگابایت بر ثانیه است و اگر طول کابل به حداکثر مقدار استاندارد یعنی ۱۲ متر برسد، سرعت انتقال اطلاعات به ۱۰۰ کیلوبیت بر ثانیه کاهش خواهد یافت.
توپولوژی شبکه مطابق RS485
بر اساس استاندارد RS_485 گره‌های شبکه باید برای اتصال به شبکه از توپولوژی باس (Bus Topology) تبعیت کنند (شکل 1) در توپولوژی باس، درایور، گیرنده و فرستنده ها از طریق سیم‌های کوتاه شبکه به کابل اصلی متصل شده‌اند. در این توپولوژی رابط باس می‌تواند به صورت کامل یا نیمه باشد برای درک این مفهوم به شکل رو به رو نگاه کنید.
در حالت کامل به یک جفت سیگنال ( ۴ سیم ) نیاز خواهد بود و دستگاه‌هایی که می‌توانند هم به عنوان گیرنده و هم به عنوان فرستنده (Transceivers) عمل کنند دو سیم را به انتقال اطلاعات و دو سیم دیگر را به دریافت اطلاعات اختصاص می‌دهند. در حالت کامل ، یک گره می‌تواند به صورت همزمان هم فرستنده و هم گیرنده باشد چرا که برای نیل به این منظور از دو جفت سیم کاملاً مجزا استفاده می‌کند.
