RS485 là gì?

RS485 là phương thức giao tiếp ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp, viễn thông, POS,… Đặc biệt, RS485 là thiết bị không thể thiếu trong môi trường nhiễu do phạm vi đường truyền rộng lớn, đường cáp truyền đi quá dài. Ngoài ra, RS485 cũng được ứng dụng trong hệ thống máy tính, PLC hoặc cảm biến thông minh,…

RS485 là gì?

RS485 hay chuẩn giao tiếp RS485, cáp RS485 là phương thức giao tiếp kết nối với máy tính và các thiết bị khác. RS485 không đơn giản chỉ là giao diện đơn lẻ mà nó còn là tổ hợp truyền thông có khả năng tạo ra các mạng đơn giản của nhiều thiết bị.

Chuẩn giao tiếp RS485 có khả năng kết nối max lên đến 32 thiết bị trên một cặp dây đơn và hệ thống dây nối đất ở khoảng cách lên đến 1200m.

Cấu tạo RS485

Cáp RS485 có cấu tạo tương đối đơn giản, bao gồm các sợi dây xoắn lại với nhau theo từng cặp. Tuy nhiên, do cấu tạo này nên có một nhược điểm cần chú ý là khi hiện tượng nhiễu xuất hiện tại một cặp dây thì ngay lập tức các cặp dây khác cũng bị ảnh hưởng. Điều này dẫn đến điện áp hoạt động giữa 2 dây không có nhiều sự chênh lệch, bộ phận thu của RS485 vẫn có thể nhận tín hiệu vì bộ thu đã loại bỏ hết hiện tượng nhiễu.

Nguyên lý hoạt động của RS485

Dữ liệu truyền qua 2 dây trong trạng thái xoắn lại. Khi dây xoắn lại thì khả năng chống nhiễu cao và tín hiệu đường truyền tốt hơn. Trong mạng RS485 phân thành 2 cấu hình: Cấu hình 2 dây (hệ thống bán song công) và cấu hình 4 dây (hệ thống song công toàn phần).

Sơ đồ cấu hình 2 dây

Đối với cấu hình 2 dây, dữ liệu truyền đi theo một hướng tại một thời điểm nhất định. Với dạng thiết lập này, tín hiệu TX và RX cùng sử dụng chung một cặp dây duy nhất, giúp người dùng tiết kiệm chi phí lắp đặt.

Nhìn vào hình trên, sẽ thấy được hệ thống phát và hệ thống thu kết nối với nhau tại mỗi nút của một cặp xoắn. Tuy nhiên, cấu hình 2 dây lại làm giới hạn các nút tại cặp xoắn nên người dùng cần chú ý đến độ trễ quay vòng.

Sơ đồ cấu hình 4 dây

Nguyên lý hoạt động của cấu hình 4 dây khác so với cấu hình 2 dây, tại đây dữ liệu được truyền đi và đến đồng thời từ các nút. 2 dây sẽ đảm nhận nhiệm vụ truyền và 2 dây còn lại có nhiệm vụ nhận.

Nhìn vào hình trên sẽ thấy cổng chính và máy phát kết nối với hệ thống nút nhận dữ liệu trên các cặp xoắn. Tuy nhiên, người dùng cần chú ý các kết này sẽ bị giới hạn trong giao tiếp chính và phụ, hiểu đơn giản là bị giới hạn tại nơi các nút không thể nhận tín hiệu từ nhau.

>> Xem thêm: cấu tạo đồng hồ nước với các sản phẩm đo lường thường xuyên áp dụng truyền thông RS485.

Đánh giá ưu nhược điểm của RS485

Ưu điểm 

• Đây là sản phẩm tiên tiến nhất hiện nay, khắc phục điểm yếu mà RS232 để lại.
• RS485 là chuẩn giao tiếp duy nhất có khả năng kết nối đồng thời với nhiều máy phát và máy thu trên cùng một hệ thống mạng.
• Các loại máy thu có điện trở đầu vào lên đến 12kΩ thì RS485 vẫn có khả năng kết nối với 32 thiết bị. Ngoài ra, đối với các đầu vào khác, RS485 có thể kết nối lên đến 256 thiết bị.
• Khi RS485 đang kết nối với các thiết bị ở khoảng cách xa thì người dùng có thể lắp thêm bộ lặp để gia tăng số lượng thiết bị kết nối, giúp tín hiệu ổn định hơn, tránh tình trạng nhiễu đường truyền.
• RS485 có lắp đặt 2 dây truyền tín hiệu giúp tín hiệu truyền đi sẽ nhanh hơn trên khoảng cách xa và rộng hơn.

Nhược điểm 

• Khi có quá nhiều thiết bị cùng truyền trên  một đường dây thì thời gian đáp ứng sẽ chậm hơn.
• Các thiết bị cần sử dụng chung chuẩn RS485 thay cho chuẩn Analog hiện hữu.
• Để sử dụng RS485 hiệu quả cần có kiến thức sâu rộng.

>> Tham khảo sản phẩm: đồng hồ nước điện tử sử dụng tín hiệu RS485

Cách sử dụng RS485

Dây chuyển đổi USB sang RS485

Bộ chuyển đổi USB sang RS485 thường được sử dụng trong ngành công nghiệp, có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng mang theo. Bộ chuyển đổi này có mạch bảo vệ chống rỉ, chống tác động từ môi trường.

Hoạt động: Bộ chuyển đổi này giúp liên lạc ổn định, nhanh chóng, bảo mật cao nên có thể tự động thu phát.

Cáp điều khiển RS485 – Grove

Grove là mẫu kết nối hệ thống tiêu chuẩn hóa đơn giản, dễ ứng dụng trong học tập.

Grove cho phép Arduino của người dùng kết nối trực tiếp với RS485, cắm trực tiếp và sử dụng.

Kết nối RS485 với máy tính

Đây là bộ chuyển đổi có mạch bảo vệ cách ly nguồn hoặc cách ly từ tính. Bộ chuyển đổi S177P1 được thiết kế riêng dành cho các tín hiệu Modbus RTD RS 485, RS232 giao tiếp với máy tính thông qua cổng USB. Bộ chuyển đổi này dùng để cách ly USB sang RS485, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.

Bộ chuyển đổi này khá dễ sử dụng, có khả năng thu phát tự động mà không gây trễ thông tin. Đây là lựa chọn hàng đầu dành cho những ứng dụng yêu cầu sự giao tiếp cao.

Bộ chuyển đổi tín hiệu từ RS485 sang USB

Bộ chuyển đổi tín hiệu từ RS485 sang USB giúp người dùng khắc phục các sự cố trong máy tính.

Ví dụ: Nếu máy tính không có cổng COM hoặc cổng RS232 mà chỉ có cổng USB thì hãy cắm RS485 vào cổng USB, sau đó sử dụng như bình thường.

Hiện nay, hầu hết các loại laptop đều không có cổng COM hoặc RS232 bởi sẽ khiến kích thước của laptop cồng kềnh hơn, nếu sử dụng RS485 sẽ giúp laptop nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích hơn.

Bộ chuyển đổi tín hiệu từ RS485 sang Ethernet

Bộ chuyển đổi tín hiệu RS485 sang Ethernet giúp tập trung tuyệt đối các tín hiệu truyền và quản lý dễ dàng trên diện rộng, không còn bị giới hạn bởi độ dài dây dẫn, khoảng cách địa lý hay diện tích.

Bộ chuyển đổi tín hiệu RS485 sang Ethernet được xem là phát minh vĩ đại cho các hệ thống lớn tại các xưởng, nhà máy lớn, hệ thống công nghiệp lớn….

>> Tham khảo thêm: cảm ứng điện từ sensor là gì?

Ứng dụng thực tiễn của giao thức RS485 trong công nghiệp

RS485 được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp tự động hóa. Một số ứng dụng cụ thể của RS485 như điều khiển động cơ từ xa VFD hoặc trong biến tần. RS485 cũng được sử dụng để điều khiển các hệ thống mạng đơn giản PLC, HMI – cho phép điều khiển động cơ từ khoảng cách xa.

• Ví dụ thực tế: Để kiểm tra, theo dõi lượng nước bơm từ máy bơm, bạn không cần phải đứng bên cạnh máy bơm để theo dõi. Thay vào đó, khi sử dụng RS485, bạn có thể điều khiển và theo dõi lượng nước từ vị trí xa.
• Ví dụ HMI: Khi chuẩn giao tiếp RS485 kết nối với các hệ thống HMI và PLC thì PLC cũng kết nối thành công với VFD thông qua RS485.
• Ví dụ PLC: Hệ thống PLC thường sử dụng để theo dõi, giám sát mực nước trong bồn chứa. Khi kết nối RS485, PLC có thể theo dõi mực nước từ trung tâm điều khiển hoặc kiểm soát dòng chảy, mực nước theo cách thủ công khi cần thiết.
• Ví dụ VFD: Hệ thống VFD kết nối với RS485 sẽ cho phép kiểm soát tốc độ máy bơm nước từ trung tâm ở xa.

Bài viết trên đây, Vankhinen-THP đã chia sẻ một số thông tin liên quan đến RS485. Hy vọng rằng với những thông tin trên sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về phương thức này. Việc nắm được bản chất, tính năng cũng như mục đích sử dụng của từng loại giao tiếp. Từ đó có thể chọn loại phù hợp cho nhu cầu của hệ thống.