Ringkasan
- RS485 adalah arsitektur perangkat keras yang hanya menentukan karakteristik listrik dari pemancar dan penerima, tanpa mendukung protokol transmisi tertentu.
- RS485 mentransmisikan sinyal biner dengan menghasilkan tegangan tinggi dan rendah, yang mewakili biner 0 dan 1 (nyala dan mati), memungkinkan komunikasi jarak jauh yang efisien dalam lingkungan yang bising secara elektronik.
- Perangkat yang menggunakan RS485 dapat berkomunikasi dengan sistem kontrol pusat menggunakan protokol komunikasi seperti Modbus dan ASCII.
Apa itu RS485?
RS485, yang juga dikenal sebagai TIA-485(-A) atau EIA-485, adalah standar untuk karakteristik listrik dari pemancar dan penerima dalam sistem komunikasi serial. Menurut Wikipedia,
"RS485 beroperasi dalam lapisan fisik model OSI, menawarkan standar jalur transmisi seimbang, dua kabel, setengah dupleks untuk komunikasi multipoint. Dikeluarkan secara bersama oleh Asosiasi Industri Telekomunikasi (TIA) dan Aliansi Industri Elektronik (EIA), standar ini memastikan komunikasi yang efisien jarak jauh dalam lingkungan yang bising secara elektronik. Dalam topologi bus linier, RS485 mendukung beberapa penerima dalam jaringan, menggunakan perbedaan tegangan kabel untuk menunjukkan transmisi sinyal, dengan perbedaan tegangan di atas 0,2V dianggap valid, dan menerima perbedaan tidak melebihi 12V atau di bawah -7V sebagai benar. Meskipun RS485 tidak menentukan atau merekomendasikan protokol data tertentu, standar ini mendefinisikan karakteristik listrik dari pemancar dan penerima, menggunakan kabel twisted pair untuk komunikasi data kecepatan tinggi (hingga 35 Mbit/s pada 10m, dan 100 kbit/s pada 1200m)."
[1]
Secara essensial, RS485 tidak mendefinisikan protokol komunikasi spesifik, termasuk kecepatan transmisi, format, dan protokol. Sebaliknya, fokusnya hanya pada penjabaran karakteristik listrik dari pemancar dan penerima, yang dikenal sebagai lapisan fisik. Standar RS485 memungkinkan transmisi sinyal biner sebagai tegangan tinggi dan rendah, yang mewakili keadaan 1 dan 0 (nyala dan mati) dalam sirkuit.
Dalam kebanyakan kasus, perangkat berbasis RS485 dapat menggunakan protokol komunikasi seperti Modbus dan ASCII untuk menjalin komunikasi dengan sistem kontrol pusat. Sebagai contoh, mari kita pertimbangkan flowmeter roda dayung LORRIC, yang memanfaatkan Modbus sebagai protokol dasar untuk mendefinisikan berbagai transmisi sinyal. Flowmeter ini menggunakan RS485 untuk transmisi sinyal dan terhubung dalam konfigurasi serial dengan sistem kontrol pusat pelanggan. Melalui pemrograman dan pengaturan konfigurasi yang tepat dalam sistem kontrol pusat, data pengukuran aliran yang relevan dapat dibaca dari flowmeter tersebut.
1. RS485: Solusi Pengkabelan untuk Daisy Chain Multi-Device
RS485 menyediakan cara untuk menghubungkan beberapa perangkat secara berurutan menggunakan sepasang kabel twisted pair untuk memfasilitasi pertukaran data. Ada dua metode pengkabelan utama: setengah dupleks dua kabel dan dupleks penuh empat kabel. Meskipun ada dupleks penuh empat kabel, penggunaannya kurang umum dalam aplikasi saat ini, dengan konfigurasi setengah dupleks dua kabel menjadi metode pengkabelan yang dominan saat ini.
Gambar menunjukkan skema pengkabelan RS485, termasuk interkoneksi perangkat, struktur kabel twisted pair, dan transmisi sinyal.
- Perangkat (Perangkat 1, Perangkat 2, Perangkat N) terhubung secara berurutan, membentuk topologi daisy chain. Port A+ dan B- dari masing-masing perangkat dihubungkan ke port yang sesuai dari perangkat berikutnya menggunakan kabel twisted pair. Metode pengkabelan ini menggunakan jalur A+ dan B-, yang mewakili konfigurasi setengah dupleks dua kabel, yang merupakan metode pengkabelan yang paling umum digunakan dalam RS485.
- Sisi kiri gambar menunjukkan struktur kabel twisted pair, termasuk kawat tembaga, pelindung, dan isolasi. Struktur kabel ini membantu menjaga stabilitas transmisi data di lingkungan yang penuh dengan gangguan listrik. Perlu dicatat bahwa kabel penghubung antara setiap perangkat harus dijaga tetap sesingkat mungkin untuk meminimalkan attenuasi sinyal dan interferensi, sehingga meningkatkan keandalan komunikasi.
- Seluruh jaringan daisy chain pada akhirnya terhubung ke PLC (Programmable Logic Controller), memfasilitasi pertukaran data antara beberapa perangkat dan sistem kontrol pusat. Menggunakan standar RS485, sinyal ditransmisikan melalui jalur A+ dan B-, dengan tegangan tinggi dan rendah yang mewakili biner 1 dan 0 (hidup dan mati), memastikan komunikasi data yang handal.
2. Two-wire half-duplex
Sistem setengah dupleks dua kabel memungkinkan transmisi data dua arah antara dua perangkat, tetapi tidak secara bersamaan. Sebagai contoh, pertimbangkan perangkat A dan B. Selama jangka waktu tertentu, transmisi data diizinkan dari A ke B, dan setelah selesai, transmisi data dari B ke A dapat dilakukan.
Berikut adalah diagram rangkaian yang umum digunakan untuk RS-485:
Diagram rangkaian yang disediakan menggambarkan koneksi dasar untuk pengaturan pengkabelan dua kabel. Dalam metode ini, semua node dalam jaringan berbagi sepasang jalur komunikasi yang sama. Salah satu jalur, yang dikenal sebagai jalur A (atau Data+), bertanggung jawab untuk mentransmisikan sinyal diferensial, sedangkan jalur lainnya, yang disebut jalur B (atau Data-), menangani sinyal diferensial pelengkap. Penggunaan mode transmisi sinyal diferensial ini secara efektif mengurangi interferensi dan meningkatkan keandalan komunikasi secara keseluruhan.
[2]
1) Struktur Topologi
Topologi jaringan mengacu pada pengaturan berbagai node (seperti komputer, server, sakelar) dalam sebuah jaringan komputer. Desain topologi yang berbeda sesuai dengan kebutuhan dan aplikasi jaringan yang berbeda, mempengaruhi kinerja, keandalan, dan skalabilitas. Setiap topologi memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu. Memilih topologi yang tepat sangat penting untuk membangun jaringan yang efisien dan stabil. Berikut adalah pengantar untuk topologi yang umum digunakan:
| Tipe |
Diagram |
Instruksi |
| Backbone dengan stubs |
|
Desain jaringan di mana backbone pusat menghubungkan berbagai jaringan kecil atau stub. Backbone menyediakan jalur komunikasi utama, menangani lalu lintas kapasitas tinggi atau kritis, sementara stub mengelola lalu lintas lokal. Desain ini menyederhanakan manajemen jaringan dan meningkatkan efisiensi dengan memusatkan jalur kritis dan mendekentralisasi penanganan lalu lintas lokal. |
| Backbone dengan Bintang/Kluster |
|
Backbone pusat yang menghubungkan beberapa jaringan bintang atau kluster. Setiap jaringan bintang memiliki node pusat yang menghubungkan ke node perifer. Desain ini menyeimbangkan beban dan meningkatkan toleransi kesalahan dengan membagi jaringan menjadi kluster yang dapat dikelola sambil mempertahankan konektivitas yang kuat melalui backbone. |
| Topologi Bintang |
|
Hubs pusat yang menghubungkan langsung ke banyak node perifer. Setiap node berkomunikasi melalui hub, menyederhanakan manajemen jaringan. Jika satu node perifer gagal, yang lainnya tetap tidak terpengaruh, meningkatkan keandalan. Namun, jika hub gagal, seluruh jaringan terpengaruh, menjadikan hub sebagai titik kegagalan tunggal. |
| Topologi Cincin |
|
Topologi cincin mengatur node jaringan dalam konfigurasi melingkar di mana setiap node terhubung ke dua lainnya, membentuk loop tertutup. Data mengalir dalam satu atau dua arah di sekitar cincin. Topologi ini menawarkan transfer data yang efisien tetapi dapat terganggu jika salah satu koneksi putus, meskipun protokol redundansi dapat mengurangi risiko ini dengan menyediakan jalur alternatif untuk data. |
| |
|
|
Di antara berbagai struktur topologi, topologi Daisy Chain dianggap sebagai pilihan optimal untuk RS-485 karena dampaknya yang minimal terhadap integritas sinyal. Ciri khas dari topologi Daisy Chain adalah koneksi berturut-turut dari setiap perangkat sepanjang satu jalur, tanpa membentuk struktur loop. Konfigurasi ini memfasilitasi transmisi data yang efisien antara perangkat sambil mengurangi risiko distorsi sinyal. Namun, penting untuk dicatat bahwa seiring bertambahnya panjang kabel, distorsi sinyal dapat terjadi selama transmisi di sepanjang jalur komunikasi, sehingga mengurangi laju data maksimum yang dapat dicapai.
[3]
2) Rekomendasi untuk Pengkabelan RS-485
- Umumnya disarankan untuk menggunakan kabel pasangan belit 24AWG dengan pelindung yang terhubung ke tanah. Jaringan RS485 harus dirancang sebagai satu jalur dengan beberapa cabang, bukan sebagai topologi bintang atau cincin.
- Ketika koneksi panjang, harap gunakan resistor terminasi di kedua ujung jaringan, yaitu, di master dan perangkat terjauh. Umumnya disarankan untuk menggunakan resistor terminasi 120Ω. Untuk nilai aktual, silakan merujuk pada spesifikasi kabel.
- Jika sinyal tidak stabil, harap terapkan rangkaian bias di satu titik pada jalur.
- Jika kabel 8-kawat yang dikirim bersama perangkat digunakan untuk komunikasi RS485, harap potong panjangnya dan coba gunakan kabel pendek untuk mengurangi interferensi noise. Hubungkan jaring pelindung ke pelindung kabel komunikasi utama dan kemudian hubungkan ke tanah.
- Di area dengan banyak interferensi sinyal, perangkat lunak mungkin perlu melakukan beberapa penanyangan untuk mendapatkan respons yang valid.
[4]
3. Studi Kasus
Contoh Aplikasi Flow Meter Paddle Wheel LORRIC dalam Sistem Dosing dan Dispensing Kimia Pusat di Hingsen Semiconductor
Dalam sistem dosing dan dispensing kimia pusat di Hingsen Semiconductor, Tiongkok, konfigurasi terdiri dari tangki penyimpanan kimia pusat yang terhubung dengan sistem dispensing di setiap titik proses, yang dikendalikan melalui kotak katup untuk mengatur pasokan reagen kimia. Setiap kotak katup dilengkapi dengan pengukur aliran bilah LORRIC untuk mengukur laju aliran reagen. Pengukur aliran ini mengirimkan informasi aliran secara real-time ke sistem kontrol pusat melalui RS-485, menghentikan pasokan setelah jumlah reagen yang ditentukan terdistribusi. Dalam sistem semacam itu, RS-485 berperan penting sebagai jembatan, yang menghubungkan komunikasi informasi aliran antara sistem kontrol pusat dan setiap kotak katup.