Cổng RS485 là gì? So sánh giao thức RS485 và RS232

Giao tiếp serial (serial communication), hay giao tiếp nối tiếp là một phương thức truyền dữ liệu. Nó tương tự như cổng USB hoặc mạng ethernet mà chúng ta thường thấy trong các máy tính hiện đại. Trong các nhà máy sản xuất, giao tiếp nối tiếp được sử dụng để kết nối các thiết bị với nhau. Một ví dụ phổ biến của giao tiếp nối tiếp là chuẩn RS485.

Vậy tại sao các công ty không dùng USB hay ethernet để truyền dữ liệu giữa các thiết bị? Lý do là vì so với giao tiếp nối tiếp, USB và ethernet phức tạp hơn và chi phí cũng cao hơn. Giao tiếp nối tiếp còn có tính chất xác định (deterministic), giúp tránh xung đột dữ liệu, do đó đáng tin cậy hơn khi kết nối nhiều thiết bị cùng lúc. Nói cách khác, giao tiếp nối tiếp phù hợp hơn cho mục đích này so với USB hay ethernet thông thường.

Có nhiều chuẩn giao tiếp nối tiếp khác nhau như cổng RS232, cổng RS422 và cổng RS485. Trong đó, chuẩn RS485 là loại được sử dụng phổ biến nhất. Chuẩn này không chỉ cho phép kết nối thiết bị với mạng cục bộ, mà còn có thể gắn nhiều thiết bị RS485 lên cùng một đường truyền (bus), giúp các thiết bị này có thể giao tiếp qua lại với nhau. Điều này giúp xây dựng một hệ thống nhiều nút (node) hoạt động đồng bộ và hiệu quả.

2.1 Cổng RS485 là gì?

Trong giao tiếp nối tiếp, có nhiều chuẩn khác nhau, và RS485 (còn gọi là TIA-485(A) hoặc EIA-485) là một trong số đó. Chuẩn này được phát triển bởi hai tổ chức: Hiệp hội Viễn thông Hoa Kỳ (TIA) và Liên minh Công nghiệp Điện tử (EIA).

RS485 là một chuẩn công nghiệp quy định giao diện điện và tầng vật lý (physical layer) cho việc truyền thông giữa các thiết bị điện theo kiểu điểm-đến-điểm (point-to-point) hoặc đa điểm (multi-point).

Chuẩn RS485 cho phép:

• Truyền dữ liệu ổn định trên khoảng cách xa (lên tới hàng trăm mét)
• Hoạt động tốt trong môi trường nhiễu điện cao (nhà máy, khu công nghiệp)
• Kết nối nhiều thiết bị cùng lúc trên một đường truyền (bus).

Cổng RS485 chỉ là một chuẩn về mặt điện, nghĩa là nó chỉ quy định các đặc điểm như điện áp, kiểu tín hiệu truyền, chứ không quy định cách thức mã hóa, định dạng dữ liệu hay tốc độ truyền. Những yếu tố này thuộc về giao thức truyền thông (communication protocols).

Vì vậy, để truyền và hiểu được dữ liệu qua cổng RS485, người ta cần kết hợp nó với các giao thức cụ thể như:

• Modbus
• ASCII
• Profibus
• hoặc giao thức tùy chỉnh theo từng hệ thống.

>>Xem thêm: Đặc điểm của cổng RS485 - Dây cáp RS485 của HELUAKBEL

2.2 Hai phương pháp đi dây chính của cổng RS485

Trong chuẩn RS485, dữ liệu được truyền qua hai dây xoắn lại với nhau, gọi là cáp xoắn đôi (Twisted Pair Cable). Cấu trúc xoắn của cáp giúp chống nhiễu điện rất hiệu quả, nên RS485 đặc biệt phù hợp với các môi trường có nhiễu cao như nhà máy, xưởng sản xuất, hệ thống điện công nghiệp.

Trong hệ thống mạng truyền thông công nghiệp sử dụng phương thức giao tiếp RS485, hai phương thức đi dây phổ biến là:

• Half-duplex: sử dụng 2 dây để truyền tín hiệu
• Full duplex: sử dụng 4 dây để truyên tín hiệu

2.3 Ứng dụng của dây cáp RS485

Cổng RS485 được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống máy tính và tự động hóa. Một số ví dụ điển hình bao gồm: robotics (robot công nghiệp), trạm gốc viễn thông, bộ điều khiển động cơ, hệ thống giám sát video, và thậm chí cả thiết bị gia dụng.

Trong hệ thống máy tính, RS485 được dùng để truyền dữ liệu giữa bộ điều khiển và ổ đĩa. Trong lĩnh vực hàng không, các khoang máy bay thương mại cũng sử dụng RS485 để truyền dữ liệu tốc độ thấp nhờ vào cấu trúc dây đơn giản, phù hợp với yêu cầu tiết kiệm dây dẫn.

RS485 đặc biệt phổ biến trong các bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và dây chuyền sản xuất công nghiệp, nơi có môi trường nhiễu điện mạnh. RS485 thường đóng vai trò là tầng vật lý (physical layer) cho nhiều giao thức tự động hóa tiêu chuẩn và độc quyền, phổ biến nhất là Modbus.

3.1 RS232 là gì?

RS232 là một dạng giao tiếp nối tiếp, tức là một cách để truyền dữ liệu giữa hai thiết bị, từng bit một qua một đường truyền duy nhất. RS232 hỗ trợ 2 chế độ truyền:

• Truyền đồng bộ (Synchronous): dữ liệu được truyền theo tín hiệu đồng hồ (clock signal).
• Truyền không đồng bộ (Asynchronous): phổ biến hơn, đặc biệt là khi giao tiếp với máy tính và thiết bị ngoại vi.

Chuẩn RS-232 yêu cầu sử dụng đầu nối DB-25 với 25 chân (chuẩn cũ) trong khi DB-9 với 9 chân (chuẩn mới) cho mỗi kết nối, và tín hiệu trên mỗi chân cũng được quy định cụ thể.

3.2 Cách thức truyền dữ liệu trong RS232

Đối với RS232, dữ liệu được truyền theo một chiều qua một dây tín hiệu duy nhất. Để có thể truyền thông hai chiều, ít nhất cần có ba dây: RX (nhận), TX (truyền) và GND (đất), ngoài các tín hiệu điều khiển.

RS232 hoạt động bằng cách gửi tín hiệu qua một dây từ thiết bị này sang thiết bị khác. Tín hiệu được truyền dưới dạng một chuỗi các mức điện áp, đại diện cho dữ liệu đang được truyền. Các mức điện áp này có thể là dương hoặc âm, với 0V được sử dụng làm điểm tham chiếu. RS232 cũng bao gồm một tín hiệu đồng hồ được sử dụng để đồng bộ hóa quá trình truyền dữ liệu giữa hai thiết bị.

Đây là 2 dòng cáp RS485 có lớp cách điện PE, gồm các cặp dây xoắn, giúp truyền tín hiệu và dữ liệu ổn định, không bị nhiễu trên khoảng cách xa. Việc xoắn các cặp dây giúp cân bằng điện trong cáp, từ đó giảm thiểu hiệu ứng nhiễu chéo giữa các dây. Tốc độ truyền cao đặc biệt phù hợp với giao tiếp RS 422 và RS 485. Sản phẩm thích hợp để lắp đặt cố định trong môi trường khô, ẩm hoặc ướt, nhưng không sử dụng ngoài trời.

Thông số kỹ thuật của PAAR-TRONIC-Li-2YCY

Thông số kỹ thuật của PAAR-TRONIC-Li-2YCYv

5.2 Dây cáp RS485 HELUDATA® 2919 PE/PVC-TP-C 30 GREY / HELUDATA® 2919 PE/PVC-TP 30 GREY

Cáp dữ liệu đạt chuẩn UL, dùng trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp và điều khiển quy trình; thích hợp lắp đặt cố định trong môi trường khô hoặc ẩm.

Thông số kỹ thuật của HELUDATA® 2919 PE/PVC-TP-C 30 GREY

Thông số kỹ thuật của HELUDATA® 2919 PE/PVC-TP 30 GREY

5.3 Dây cáp PROFIBUS SK

Một số dòng cáp PROFIBUS SK của HELUKABEL như:

Profibus SK fixed installed Indoor + Outdoor

Profibus SK 7-wire

Profibus SK drag chain