Особенности монтажа систем пожарной автоматики на интерфейсе RS-485

Информация про RS-485 (Recommended Standard 485) была совместно опубликована в 1983 году TIA (Telecommunications Industry Association) и EIA(Electronic Industries Alliance). Это стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса.  

Сам же стандарт ANSI TIA/EIA-485-A:1998 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems был принят 3 марта 1998 года. В нем регламентируются электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина». 

Изначально альянс EIA маркировал все свои стандарты префиксом «RS» ( Recommended Standard — рекомендованный стандарт), откуда и пошло название RS-485. Однако совместным решением EIAи TIA «RS» было официально заменено на «EIA-485/TIA-485» с целью облегчить идентификацию происхождения своих стандартов. Но многие инженеры по всему миру продолжают использовать старое название этого интерфейса, уж так оно им стало близким за столько лет.  

Интерфейс RS-485 (далее «RS-485») довольно надежный и не требовательный. Он достаточно быстрый, чтобы легко и, практически, мгновенно передавать/принимать пакеты при обмене данными приборами систем пожарной сигнализации (СПС) и других систем пожарной автоматики (СПА). То есть его возможностей хватает с лихвой. Несмотря на то, что RS-485 был создан в 1998 году (если не ошибаюсь), он до сих пор один из самых распространенных промышленных интерфейсов. 

Что же он представляет собой? Это параллельное соединение двумя проводами приборов. В приборах Компании Болид клеммная колодка, куда подключаются провода, обозначена: А В (изредка встречается: В А). 

При этом используемый кабель должен быть витой парой желательно не ниже UTP cat.5e. Экранированный кабель я лично не рекомендую к использованию, но об этом чуть ниже. Главное никаких 2х1 FRLS-ных кабелей не используем. Если нужен хороший и правильный  RS-485, то это только витая пара. 

А как выглядит параллельное соединение приборов? Если его изобразить схематично, то вот так: 

То есть два провода (приход и уход) одноцветные (пусть будет для примера оранжевый) скручиваются и подключаются в клемму А, а бело-оранжевые провода подключаются в клемму В. При этом следует помнить: не подсовываются два НЕ скрученных провода в клемму, а именно скручиваются между собой. Почему? Потому что таким образом решаются сразу две проблемы. Первая, улучшается контактное соединение между соседними приборами и клеммой подключаемого прибора. Вторая, улучшается стойкость самого проводника. Повредить или пережать такую скрутку значительно сложнее, чем одиночные тоненькие проводки оголенной витой пары. Тем более далеко не самое удачное решение применяется в клеммах приборов Компании Болид. 

С этим разобрались. Как подключать приборы в линию интерфейса теперь стало понятно. Дальше рассмотрим длину линии. Болид заявляет рабочую длину линии RS-485 от Пульта С2000М до последнего прибора в линии в 3000м. Если этого мало, можно использовать С2000-ПИ и добавлять с его помощью по 1500м. Насколько это правомерно? Думаю, длины могут быть и больше. Повторюсь: RS-485 является очень помехоустойчивым и нетребовательным интерфейсом. Но! Это если вы используете кабель витая пара с диаметром минимум 0,50 мм². Никогда в своей практике не сталкивался с проблемами связи между приборами, связанными из-за длины. Из-за звезд, да. Из-за несогласованной линии, да. Из-за примененного кабеля не витой пары, да. А из-за длины – никогда, хотя длины бывают очень большими. То есть, подводя итог, RS-485 в системах Болид можно использовать в подавляющем большинстве случаев без С2000-ПИ. Но если есть спорные моменты или длины уж очень большие, можно и нужно использовать оптику. Но это уже выходит за рамки нашей статьи. 

Далее рассмотрим ответвления в линии интерфейса RS-485. Сам производитель рекомендует использовать для ответвлений тот же прибор С2000-ПИ. Я же рекомендовал бы решать ответвления кабелем, то есть построить кабельный отвод к другим приборам по принципу петли. Да, кабеля уйдет больше, но работать линия будет надежнее. В старых системах (запущенных до новой эпохи изменений в нормах 2021 года) можно использовать не однопарную витую пару, а скажем кабель с двумя парами. Выглядеть это схематично будет так:

В новых системах СПС необходимо уже соблюдать защиту от единичной неисправности линии, а это кабели проложенные по разным закладным (например, класть кабель по разным сторонам коридора). 

То есть в старых системах расключение будет выглядеть таким образом: приход и уход в месте отвода от имеющегося прибора расключаем оранжевой парой, а в конце ответвления в последнем приборе к оранжевой паре подключаем другую пару, например, синюю. И по синей паре уже осуществляем возврат к существующей линии. И там подключаем синюю пару опять к оранжевой. 

В общем виде такая схема расключения будет выглядеть таким образом: 

Ну вот, теперь мы подошли к согласованию линии интерфейса. Несмотря на инструкции Болида по согласованию линии, я практически всегда на новых объектах наблюдаю одну и ту же картину. Согласующие сопротивления стоят в каждом приборе, монтажники наверное не догадываются о них. Инженеры-пусконаладчики наличие этих сопротивлений в линии тоже не проверяют. А вот это, можно сказать, краеугольный камень в скорости и надежности обмена данными. Правильно согласованные приборы будут «летать», никаких потерь и дополнительных опросов в системе проводиться не будет, все пакеты данных будут целыми. 

Что же это за согласующие сопротивления и зачем они? Начнем с того, что разберем зачем нужно согласующее сопротивление? 

Электрический сигнал по двухпроводной линии движется подобно волне. В конце линии (кстати, в ответвлениях тоже) волна эта отражается и движется обратно, что может исказить сигнал, так как амплитуда этой волны будет все еще большой. Волна доберется до Пульта, а вот уже в нем поглотится согласующим сопротивлением вшитым в пульт (спасибо производителю). Если бы этого сопротивления не было в пульте, то волна бы гуляла туда сюда, пока не затухла бы сама. Представьте себе какой бы это был волновой беспредел! Но это если у вас в линии все согласующие сопротивления отсутствуют. На практике такое маловероятно, так как снимают эти перемычки в приборах обычно те, кто знает про согласующие сопротивления. Они обычно и в конце линии на последнем приборе не забывают ставить перемычку. А вот когда эти сопротивления находятся в каждом приборе, то сигналы в линии интерфейса просто убиваются, гасятся на каждом приборе. Что не может не влиять на качество линии в целом. Такое я очень часто встречал и наблюдал. Скорость работы интерфейса в разы быстрее, если следовать данным рекомендациям, иногда даже на порядки быстрее! 

А теперь обратите внимание на рисунки выше, там эти сопротивления указаны. В конце оно подключено. Так и надо действовать при монтаже. В приборах Болид эта перемычка (согласующее сопротивление) всегда присутствует: 

Помните, по умолчанию перемычка всегда установлена. На всех приборах в линии необходимо их поснимать (повесить на один штырек, не выкидывать, может пригодиться) и оставить установленной только на последнем приборе в линии. 

Вот, в принципе, основные рекомендации по монтажу интерфейса RS-485 при организации связи между приборами Болид. 

В заключении скажу, что из практики объединение приборов через клемму 0 отдельным проводом, а также использование экранированных кабелей лично на моих объектах ВСЕГДА вызывало больше проблем, чем приносило пользу. Даже не так, пользы было ровно 0, а проблем много. Связано это, скорее всего с отсутствием на объектах заземления в силовой сети. Возможно также, что электромагнитная обстановка на объектах не такая жесткая, и мне бы в другом случае пришлось бы применять и объединение 0, и экранированные кабели. Помните, что требования по прокладке экранированных кабелей намного серьезнее, чем просто бросить обычную UTP cat.5e. Но это уже другая тема. 

В любом случае, использование витой пары в качестве интерфейса категорически необходимо! Другой кабель не подходит в принципе, весь интерфейс RS-485 во всех приборах как промышленных, так и охранных подразумевает использование витой пары. Вам же никто не мешает приобрести кабель витую пару исполнения FRLS?