RS-485 통신 인터페이스 설계

RS-485 통신 인터페이스 설계

 

 

RS-485 통신

 

 

1. RS-485 란?

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- RS-232 와 RS-422 의 확장 버전

- RS-485 트랜시버에 송,수신 모드를 선택하여 사용

- 동시에 송수신이 불가함

- 반 이중(Half-duplex) 통신방식, 2선식 방식

- 전 이중 통신방식을 사용하려면 4선 또는 전 이중 RS-485방법 사용 해야함

- 회로구현이 복잡

- 일반적으로 하나의 마스터와 여러 개의 병렬로 연결된 슬레이브 중 특정 슬레이브를 호출하면 해당 슬레이브가 응답을 하는 형태로 통신망을 구성 해야함

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1) RS-485 사용처

- 산업 자동화 : 공장 생산 라인에서 PLC(Programmable Logic Controller)와 센서, 액추에이터(모터, 드라이버 등)를 연결하여 장비를 제어하고 모니터링하는 데 사용

- 건물 자동화 : 건물의 여러 장치(온도, 습도, 조명 제어 등)를 연결하여 원격으로 제어하고 관리하는 시스템에 활용

- 장거리 데이터 수집: 여러 개의 장치에서 데이터를 수집해야 하는 경우, 각 장치를 네트워크에 연결하는 데 사용

- 산업용 제어 시스템 : 모터의 온도, 사용 시간 등 상태를 실시간으로 모니터링하여 고장 전에 미리 대처하는 예지 보전(predictive maintenance)에 활용

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< RS-485 정리 >

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2. RS-485 결선방식

1) RS-485 2선식 방식

- 2선식 방식은 TX+ 와 RX+, TX- 와 RX- 를 두 가닥의 전선(Twisted Pair)으로 연결하여 통신하며, 모든 디바이스가 마스터(Master)로서 멀티 마스터 구조로 운영됨

- 해당 라인을 통하여 송,수신이 이루어지며 반 이중 통신(Half-Duplex)를 기본으로 통신

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2) RS-485 4선식 방식

- 4선식 방식은 2선식 방식의 단점을 개선하기 위해 구성하게 됨

- Master는 RS-422 디바이스를 사용하고, Slave는 RS-485 디바이스를 사용

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3. RS-485 신호레벨

차동신호를 사용하는 이유

위 그림과 같이 노이즈에 의한 통신불량을 막으며, 데이터를 주고 받음에 더욱 깔끔한 신호를 주고 받을 수 있음

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( Data+ ) – ( Data- ) ≥ 200mV ex) ( +5V ) – ( -5V ) = +10V → Logic ‘1’

( Data+ ) – ( Data- ) ≤ 200mV ex) ( -5V ) – ( +5V ) = -10V → Logic ‘0’

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4. RS-485 종단저항

1) 종단저항

- 전송기기는 설계 기준에 따라 다양한 임피던스를 가지고 있으며, 그것이 특정 저항 값에 가까울 때 반사저항을 최소화 할 수 있음

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2) 종단저항이 필요한 이유 ?

- 신호는 임피던스를 지날 때 반사 현상이 일어나게 되며, 이러한 반사현상으로 신호가 약해지고 노이즈를 발생시켜 올바른 동작을 하지 못함

- 통신라인의 끝단이 절단된 채로 되어있는 통신케이블에 높은 주파수의 신호가 흐르게 되면 절단면에서 반사된 신호와 원래의 신호가 혼합돼 신호를 제대로 받을 수 없기 때문

- 이러한 현상을 방지하는 것이 종단저항 = Term저항 = Termination 저항의 역할

- 끝단에 저항을 연결해서 선로 전체가 일정한 전류를 순환시켜 반사현상을 줄이고 노이즈에 강하게 해줌

- 즉, 노이즈를 제거하고 원활한 통신을 하기 위해서 필요

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5. RS-485 Auto Direction Control

RS-485 Auto 제어란?

별도의 소프트웨어 제어가 없이 하드웨어적으로 자동 제어 가능