Автоматизация систем электроснабжения. Методические указания, часть 2, страница 2

Модули КМ и КПС оснащены интерфейсными платами RS-232/RS-485, через которые осуществляется выход контроллеров на локальную сеть. Интерфейсные платы обеспечивают гальваническую развязку на напряжение до 1000 В. Обмен информацией в локальной сети (между контроллером подстанции и нижним уровнем) обеспечивается электрическим интерфейсом RS485 по протоколу MODBUS компании Modicon с бодовой скоростью 9600 бод. К контроллеру подстанции тремя отдельными изолированными линиями связи подключены КМ. В системе ведущим является контроллер подстанции. На подстанциях железных дорог, кроме основного, обычно устанавливается также и резервный контроллер подстанции. Операторская станция подключена к КПС через интерфейсную плату RS232/RS232 и по отношению к контроллеру подстанции является ведущей.

          Интерфейс RS-485 предназначен для передачи цифровых данных. В зависимости от дальности передачи (от 1500 до 15 метров) рекомендуется скорость передачи от 0,1 до 10 Мбит/с. Средства связи включают кабель, соединители и согласующие резисторы. Кабель RS-485 использует два провода, которые обычно заключаются в экран. Провода кабеля и выводы интерфейса принято обозначать одним из следующих способов: А и B, D+ и D-, Dx+ и Dx-. Относительно экрана сигналы в проводах всегда противоположны по знаку, что обеспечивает минимизацию воздействия этого кабеля на другие системы. Наиболее часто используется кабель типа "витая пара". Приемники и передатчики RS-485 используют дифференциальный сигнал. Уровень дифференциального сигнала передатчика по абсолютному значению может изменяться в границах 1,5…6 В; чувствительность приемников составляет 0,2 В. На рис. 2 приведен пример связи двух приемопередатчиков при использовании одной пары проводов (симплексная связь), а на рис. 3 - допустимые значения выходного дифференциального сигнала и обозначения состояний сигнала. Возможна организация обмена по интерфейсу RS-485 с использованием двух пар проводов (дуплексная связь). В этом случае одна пара используется для передачи данных (TxD+ и  TxD-), а другая – для приема (RxD+ и  RxD–), при этом прием и передача могут осуществляться одновременно.

Система обеспечивает подавление синфазной помехи до 7 В. Для
RS-485 рекомендуется кабель с волновым сопротивлением 100–120 Ом.

Рис. 2. Связь двух узлов интерфейса RS-485

Рис. 3. Логические уровни интерфейса RS-485

          Один передатчик может эффективно управлять только одним кабелем. В случае, если на конце кабеля отсутствует нагрузка, то вследствие отражения возникает сильное искажение формы сигнала. Для уменьшения отражения на концах кабеля устанавливаются согласующие резисторы (терминаторы) с сопротивлениями, близкими к волновому сопротивлению. Предполагается, что в каждый момент времени может быть активным только один передатчик. Для измерения нагрузки интерфейса введено понятие единичная нагрузка UL (unit load). Максимальное число приемопередатчиков (узлов) составляет 32 UL на один интерфейс. Конструкция приемопередатчиков позволяет им избежать повреждения при коротком замыкании в кабеле. Для повышения надежности кабель, связывающий контроллеры модулей и контроллер подстанции, закольцован, при этом экран подсоединен к контроллеру подстанции и в одной точке кольца разомкнут.

Протокол MODBUS предполагает в линии одно активное (запрашивающее) устройство Master, которое может обращаться к нескольким пассивным устройствам Slave по уникальному в линии адресу. Синтаксис команд протокола позволяет адресовать 254 устройства, соединенных в линию. Modbus подразумевает наличие в линии только одного устройства Master и множества (возможно и одного) подчиненных устройств Slave. Инициатива проведения обмена всегда исходит от ведущего устройства. Ведомые устройства прослушивают линию связи. Master подает запрос в линию и переходит в состояние прослушивания линии связи. Ведомое устройство отвечает на запрос, пришедший в его адрес.