Interfaz RS-485 en sistemas de alarma .
Interfaces de comunicación en sistemas de alarma contra incendios
Los sistemas de alarma contra incendios modernos, por regla general, se basan en una base modular. El sistema consta de varios bloques independientes conectados entre sí mediante cualquier interfaz.
En el caso más simple, se trata de un panel de control (RCD) y expansores direccionables a los que están conectados los departamentos de seguridad o bomberos. detectores conectados.
El panel de control se instala en el puesto de seguridad, los extensores direccionables se montan directamente en el sitio de seguridad para minimizar la longitud de los cables a los detectores.
Los expansores se distribuyen por todo el puesto de seguridad. sitio, detectores o actuadores están conectados a ellos, todo lo que queda es conectar los expansores con el panel de control.
Hay una gran cantidad de maneras de hacer esto.
Estos incluyen líneas de comunicación por cable dedicadas, un canal de radio y transmisión de señales a través de una red de suministro de energía, etc.
En este artículo veremos quizás la interfaz de comunicación más común: RS-485.
Especificación RS-485
RS- 485 La interfaz 485 (también conocida como EIA/TIA-485) es uno de los estándares de capa física más comunes. La capa física es un canal de comunicación y un método de transmisión de señales (nivel 1 del modelo de interconexión de sistemas abiertos OSI).
Una red construida sobre la interfaz RS-485 consta de transceptores conectados utilizando un par de cobre trenzado: dos cables trenzados.
La interfaz RS-485 se basa en el principio de transmisión de datos diferencial (equilibrada). Su esencia es transmitir una señal a través de dos cables, donde un cable (cable A) lleva la señal original y el otro (cable B) lleva su copia inversa.
En otras palabras, si hay un “1” en un cable, entonces un “0” en el otro y viceversa. Por tanto, siempre hay una diferencia de potencial entre los dos hilos de un par trenzado: en “1” es positivo, en “0” es negativo. Es esta diferencia de potencial la que se transmite la señal.
Este método de transmisión proporciona una alta resistencia a la interferencia de modo común.
Modo común La interferencia es una interferencia que afecta a ambos cables y las líneas son iguales.
Por ejemplo, una onda electromagnética, al pasar por una sección de una línea de comunicación, induce potencial en ambos cables.
Si la señal se transmite por potencial en un cable en relación con el común, como en RS-232, entonces la interferencia en este cable puede distorsionar la señal en relación con el cable común («tierra») que absorbe bien la interferencia. Y con la transmisión diferencial, no se produce distorsión.
Interfaz RS-485 estándar para hasta 32 transceptores en el bus. Sin embargo, existen opciones de implementación con una gran cantidad de nodos (hasta 256).
La longitud de la línea de comunicación está determinada por la especificación estándar de 1200 m.
La topología de la línea es lineal, con resistencias coincidentes en ambos extremos de la línea.
Las velocidades de transmisión de datos pueden alcanzar los 10 Mbit/s dependiendo de la geometría del cable y los materiales utilizados en el aislamiento; el par trenzado tendrá una impedancia característica adecuada (impedancia característica), que generalmente viene determinada por su fabricante.
La especificación RS-485 recomienda que esta impedancia característica sea de 120 ohmios.
Características del uso de RS-485 en OPS
Como se puede ver en los datos de las especificaciones, el RS-485 que ya está en la base es bastante bueno para la interfaz de comunicación entre unidades de alarma contra incendios.
Tomemos nota de todos los puntos importantes y sutiles.
Número de dispositivos en el bus: aunque 32 pueden no ser suficientes, en receptores con mayor impedancia de entrada su número puede llegar a 256, lo que es suficiente en casi todos los casos.
Sólo hay que recordar especificar el número máximo de dispositivos en el sistema para que haya espacio para el desarrollo. Por cierto, el panel de control también tiene varios puertos RS-485.
Utilizar un cable de par trenzado como cable de comunicación no debería causar ningún problema.
En Hay muchas ofertas en el mercado; es mejor elegir un cable donde el par trenzado se combine con cables de alimentación en una funda exterior común.
El Una longitud máxima de 1200 m parece suficiente, y en muchos casos es así.
Pero aún así, a veces hay que afrontar largas distancias. Aquí también debe tenerse en cuenta que la topología permitida de la línea de comunicación es lineal.
Es decir, debe omitir secuencialmente todos los dispositivos del sistema, combinándolos en un línea y sin olvidar incluir resistencias coincidentes en ambos extremos
.Ésta, por cierto, es una de las pocas desventajas de la interfaz, ya que en una topología lineal se puede alcanzar una longitud total de línea significativamente mayor que, por ejemplo, en una conexión en «estrella» o en «árbol».
Las limitaciones de longitud y topología se eliminan mediante dispositivos especiales: repetidores de señal.
Acerca de la velocidad de transferencia de datos: 10 Mb/s apenas son necesarios para Tareas de OPS. Para transmitir alarmas y cualquier otro tipo de notificaciones en el sistema, son suficientes decenas de kilobits por segundo.
El rango de velocidad óptimo es de 9,6 a 64 Kbps.
El hecho es que si la velocidad no es muy alta, los requisitos para otras características de la interfaz se reducen significativamente.
Por ejemplo, no se puede observar estrictamente la linealidad de la topología o exceder el Longitud máxima permitida de la línea de comunicación. Esto, por supuesto, no es muy correcto, ¡pero a veces uno lo desea así!
Según la experiencia del autor, a una velocidad de 9,6 Kbps puedes permitirte lo siguiente: con un Con una longitud de hasta un kilómetro, se puede abandonar por completo la topología lineal, es decir, tender el cable como Dios quiera.
Si se mantiene la linealidad, puede aumentar significativamente la longitud máxima de la línea de comunicación sin el uso de repetidores adicionales (2 a 3 km es bastante aceptable con un cable de alta calidad).
Pero todo esto pertenece al ámbito empírico y requiere verificar la estabilidad del funcionamiento en cada caso específico.
La especificación RS-485 define sólo la capa física y no dice nada sobre la organización de la transmisión de datos. Sin embargo, la mayoría de los sistemas de alarma contra incendios utilizan protocolos basados en el principio Maestro-Esclavo.
Este principio determina el orden de acceso al autobús.
Dado que sólo un dispositivo puede transmitir a la vez, se necesita un sistema de arbitraje que elimine los conflictos cuando varios transmisores acceden simultáneamente al bus.
Entonces, usar el método Maestro-Esclavo es la forma más sencilla de hacerlo. El papel de maestro suele desempeñarlo el PPK. Envía datos al bus dirigido a un nodo esclavo específico (Esclavo). Estos datos son un tipo de solicitud.
Todos los dispositivos reciben esta solicitud, pero solo responde aquel a quien estaba destinada la solicitud.
Hay una característica importante: como regla general, el panel de control sondea secuencialmente todos los expansores, por lo que cuantos más dispositivos direccionables haya en el bus, cuanto más largo sea el período de sondeo, más tiempo llevará transferir información del expansor al panel de control. Esto se debe tener en cuenta al diseñar el sistema.
Uso de repetidores
Como se mencionó anteriormente, las limitaciones en la longitud y la topología de la línea se pueden superar usando repetidores.
Un repetidor es un dispositivo que tiene dos transceptores y corta en un salto de línea. Al recibir datos de un lado, el repetidor los repite en el otro lado, restaurando el nivel de la señal.
Así, un repetidor duplica la longitud máxima de la línea de comunicación. En total, puede conectar hasta 10 repetidores.
Como regla general, los repetidores tienen aislamiento galvánico entre sus lados, lo que le permite aislar secciones individuales de la línea entre sí. . Además, el repetidor permite realizar derivaciones desde la línea principal de comunicación, lo que resulta muy útil a la hora de tender cables.
Utilice conversores de medios
La gran ventaja de RS-485 es que existe una gran cantidad de convertidores disponibles comercialmente para organizar la transmisión de datos a través de diversos medios físicos. A menudo resulta inconveniente o imposible utilizar el par trenzado tradicional.
En este caso, puede pasar a otra dimensión y elegir algo más adecuado para la transmisión de datos.
Por ejemplo, un canal de radio, si no es posible utilizar una línea de comunicación por cable. O Ethernet, si ya tiene una red preparada o necesita conectar objetos remotos a través de Internet.
Cuando necesita organizar la transmisión de datos a través de una línea dedicada a una distancia considerable , tiene sentido prestar atención a la fibra óptica.
Utilizando fibra monomodo, puedes organizar un canal de hasta 20 km.
Cuando el nivel de interferencias electromagnéticas es alto, también tiene sentido utilizar la óptica: un sistema de transmisión óptica de datos es absolutamente insensible a las interferencias e interferencias externas.