Redes Industriais - Meio Físico RS-485

Paulo Ricardo Siqueira Soares
Oct 27, 2023
3 min read

Updated: Oct 27, 2023

O padrão RS-485, também conhecido como TIA/EIA-485, foi originalmente introduzido em 1983, para definir as características elétricas para comunicações seriais, agora com suporte a sistemas multipontos (diferente da RS-232), outro ponto importante é o fato de ser desenvolvida com a capacidade de ser utilizada em longas distâncias, uma vez que o barramento possui capacidade para deteção de voltagens tão baixas quanto 200mv, além de conseguir trabalhar ambientes com interferências elétricas maiores do que a RS232, o que tornou o padrão muito útil para redes industriais. Vale ainda mencionar que o prefixo RS ( Recommended Standard) foi substituído por EIA/TIA para identificar a origem do padrão, porém EIA (Electronic Industries Association) deixou de manter o padrão que é mantido pela TIA (Telecommunications Industry Alliance) como TIA-485, mas ainda sim é comum ser chamado ainda hoje de RS-485 ou EIA/TIA485.

O Padrão apenas especifica características elétricas do emissor e receptor, ou seja, se refere à camada 1 - Física, do modelo OSI, não recomendando ou especificando um protocolo específico.

A capacidade de conter vários nós de rede, nós trás alguns conceitos, esse módulos são chamados na verdade de devices ou stations (dispositivos ou estações em tradução livre), outro conceito importante é o de topologia, no qual é recomendado a topologia barramento (em inglês bus topology), onde cada dispositivo é conectado no "mesmo barramento/cabo" (em aspas porque a continuidade é dada pelo conector e não uma conexão vampira no cabo) , basicamente em série. Se for necessário uma topologia do tipo estrela que não é recomendável por questões de reflexão de sinal, será necessário usar repetidores especiais para seu correto funcionamento.

Outra característica física é a necessidade de resistores de terminação que de forma ideal devem ser instalados nas duas pontas do cabo, os resistores de terminação, tipicamente possuem 120 Ohms, e são usados para evitar reflexão de sinal que causaria corrupção dos dados.

Métodos de Cabeamento

Sistema a 2 fios:

É o sistema mais utilizado, utiliza uma topologia de barramento e suporta até 32 dispositivos no mesmo barramento.

A: Onde nível baixo corresponde a 1 lógico e nível alto que corresponde a nível lógico

B: Onde o nível alto corresponde ao nível lógico 1 e baixo corresponde a nível lógico 0.

SG - Signal Ground (Terra/Comum )

SDA - Senda Data A (envio de dados A)

SDB - Send Data B (envio de dados B)

Figura: RS485 - Fonte: https://www.renkeer.com/what-is-rs485/

RS-485 usa os sinais A e B, que são balanceados, então em cabos que são par-trançado por exemplo, ambos os cabos precisam ter a mesma impedância, da mesma forma que os emissores e receptores precisam ter a mesma impedância

Outra característica do RS-485 é utilizar a chamada lógica de 3 estados possibilitando transmissores serem desabilitados individualmente, permitindo que barramentos lineares de comunicação utilizem somente 2 fios, esse balanceamento é que consegue a redução ruído nas comunicações.

Especificações de voltagem

O RS-485 não especifica a voltagem que deve ser utilizada no barramento, mas especifica a voltagem mínima requerida no diferencial entre os sinais A e B, que é de +/- 200mV (já citado anteriormente), resumindo os transmissores e receptores podem trabalhar em ranges (faixas) de tensão, sendo que muitos dispositivos podem trabalhar entre -7 a 12V.

Sistema a 4 fios.

Utilizado em redes ponto-a-ponto, por isso pouco visto

SG - Signal Ground (Terra/Comum )

SDA - Senda Data A (envio de dados A)

SDB - Send Data B (envio de dados B)

Figura: RS485 - Fonte: https://www.renkeer.com/what-is-rs485/

Conectores RS-485

É mais comum utilizar terminais onde os equipamento indicam as conexão A/B ou RX/TX, ou a utilização de conectores DB9

Figura: Exemplo de conector DB9 com pinagem RS-485

Tipos de Cabos

Podem ser utilizados diversos tipos de cabos, sendo o cabos de par-trançado e cabos coaxial muito utilizados. Cabos para RS-485 industrial recomenda-se cabos com blindagem, apesar de serem utilizados cabos UTP - unshielded Twisted-pair (par-trançado sem blindagem), com impedância de 120W e 22-24 AWG.

Alguns exemplos de cabos RS-485

Comunicação Half-Duplex e Full-Duplex

A interface física permite a comunicação em full-duplex (ambos dispositivos enviam e recebem dados ao mesmo tempo) ou half-duplex (um dispositivo envia dados e outro recebe por vez). Para tal é necessário implementar um controle de enable, tarefa essa método de acesso ao meio utilizado pelo protocolo que vai acessar o meio físico.

Full Duplex é utilizado conexão a 4 fios.

Distância Máxima

A distância máxima do cabo deve ser de 1200m, podendo alcançar distâncias maiores com a utilização de repetidores, com a utilização de fibra-óptica e repetidores pode-se chegar a 50km.

Velocidades

RS-485 pode chegar até velocidades de 40mbps, porém a distância, cabeamento e interferências eletromagnéticas, são fatores críticos.

Tabela teórica de distâncias e velocidades: