RS-232 · RS-422 · RS-485 · 6 COM · 10 COM

Материнские платы формата Mini-ITX с несколькими последовательными портами

Выберите плату с несколькими COM-портами, ориентируясь на электрические характеристики, схему подключения устройств, ресурсы UART, степень изоляции, расположение разъемов, стабильность драйверов и требования к обслуживанию.

  • 6 COMПрямая интеграция с несколькими устройствами
  • 10 COMБолее высокая плотность последовательных элементов
  • RS-485 · 120 ОмОбщая точка заземления шины
Создать карту портов Проверить требования к моему сериалу
Материнская плата формата Mini-ITX с несколькими последовательными портами RS-232, RS-422 и RS-485

Сопоставление устройств и портов

Подсчитывать устройства только после того, как для каждого последовательного канала будет определено задание

Материнская плата с 10 портами COM не обязательно лучше, чем плата с 6 портами COM. Для начала необходимо присвоить каждому подключенному устройству порт, электрический стандарт, разъем, роль в протоколе, скорость передачи данных, требования к изоляции и назначение.

Подключенное устройство Вероятный интерфейс Подробная информация о порту до шлюза Типичная ошибка, если это упустить из виду
ПЛК / Привод RS-232 или RS-485 Роль протокола, 2-проводная/4-проводная схема, скорость передачи данных, изоляция Неправильный режим электропитания или управление направлением
Шина датчиков / измерительных приборов RS-485 Количество узлов, терминирование, смещение, цикл опроса Периодические сбои в работе длинных многоточечных линий связи
Сканер / Принтер / GNSS RS-232 Расположение выводов TX/RX, RTS/CTS (при необходимости), DTE/DCE Устройство включается, но не обменивается данными
Консоль обслуживания Обычно RS-232 Постоянный номер COM, доступный разъем, поведение в режиме загрузки Изменения в порте обслуживания после обновления ОС или аппаратного обеспечения

RS-232 · RS-422 · RS-485

Электрический стандарт определяет топологию раньше, чем программное обеспечение

Интерфейс Справочник по электротехнике / топологии Наилучшее применение Подробная информация о совете директоров для проверки
RS-232 / TIA-232 Одностороннее · «точка-точка» Сервисные терминалы, сканеры, модемы, принтеры, устаревшие контроллеры Соответствие DTE/DCE, линии установления связи, распиновка разъема DB9 и шлейфа
RS-422 / TIA-422 Дифференциальный · обычно полнодуплексный Более длинные линии связи «точка-точка» или линии с одним передатчиком и несколькими приемниками Маршрутизация пары TX/RX, оконечные сопротивления, количество приемников, заземление
RS-485 / TIA-485 Дифференциальный · многоточечный · 2-проводной или 4-проводной ПЛК, измерительные приборы, датчики, приводы и шины полевых устройств Управление направлением, оконечные сопротивления, смещение, изоляция, нагрузка узлов

Проектирование шины RS-485

Стабильность шины зависит от терминации, нагрузки на узлы и топологии кабельной разводки

RS-485, как правило, является причиной, по которой промышленным системам требуется несколько последовательных портов, однако материнская плата не может компенсировать низкое качество полевой шины.

Элемент дизайна Ссылка Как пользоваться
Прекращение действия 120 Ом — это стандартное номинальное значение для витой пары При необходимости заземлите концы физической шины; не устанавливайте сопротивление 120 Ом на каждом узле
Загрузка узла Стандартное значение TIA-485: 32 единицы нагрузки Современные приемопередатчики с дробной нагрузкой могут поддерживать большее количество узлов; расчет производится исходя из фактического количества устройств
Расстояние 1200 м — это распространённый эталонный показатель при пониженной скорости передачи данных Не следует рассматривать это как гарантию производителя; фактическая дальность связи зависит от скорости передачи данных, кабеля и топологии сети
2-проводная полудуплексная связь Одна дифференциальная пара Подтвердить автоматическое или управляемое программным обеспечением направление передачи и время разворота
4-проводная полнопоточная связь Отдельные пары TX и RX Используйте только в тех случаях, когда удалённое устройство и архитектура протокола требуют использования отдельных путей

UART · BIOS · Перечисление COM-портов

Стабильная нумерация COM-объектов — это требование к рабочей среде, а не просто удобство для Windows

Промышленное программное обеспечение часто рассчитано на конкретные номера COM. Смена контроллера UART, моста PCIe, идентификатора устройства USB-to-serial, настроек BIOS или пакета драйверов может привести к изменению нумерации, даже если внешние разъёмы выглядят одинаково.

Идентификационные данные контроллера

Зафиксируйте идентификаторы UART или мостовых устройств и уточните, являются ли последовательные каналы встроенными, подключенными по интерфейсу PCIe или подключенными по USB внутри устройства.

Состояние BIOS

Зафиксировать настройки включения/отключения последовательного интерфейса, переключение режимов, устаревшие ресурсы (где это применимо) и версию производственного BIOS.

Драйвер для Windows / Linux

Зафиксируйте данные о проверенном пакете драйверов или поддержке ядра, поведении при повторном подключении, поведении при переходе в режим ожидания и выходе из него, а также исходное состояние образа восстановления.

Привязка порта приложения

Используйте задокументированную схему сопоставления портов, чтобы настройки ПЛК, сканера, измерительного прибора и сервисной консоли сохранялись при замене платы и обслуживании ОС.

Изоляция · Заземление · ЭМС

Обеспечьте изоляцию там, где потенциал заземления или помехи в поле создают реальную угрозу

Изоляция наиболее эффективна в тех случаях, когда удаленное оборудование находится на разных уровнях заземления, из корпуса выходят длинные кабели или коммутационное оборудование генерирует помехи в общем режиме. Ее наличие следует указывать для каждого канала отдельно, а не предполагать на основании термина “промышленный”.”

Риск Проверка проекта Справочник по тестированию
Оператор / Разъем ESD Расположение разъемов, сеть защиты, путь возврата по шасси Справочник по испытаниям на электростатические разряды (ESD) в соответствии с IEC 61000-4-2
Шум быстрого переключения Соединение кабелей в полевых условиях, экранирование, фильтрация, заземление Справочный документ по испытаниям на электромагнитные импульсы (EFT) и импульсные помехи (burst) в соответствии со стандартом IEC 61000-4-4
Перенапряжение в длинном кабеле Уровень защиты, путь замыкания на землю, нагрузка на разъединитель и приемопередатчик Ссылка на испытание на импульсные перенапряжения по стандарту IEC 61000-4-5, если это применимо

Разъем · Жгут проводов · Удобство обслуживания

Десять COM-портов будут полезны только в том случае, если технический специалист сможет их обнаружить и получить к ним доступ

DB9

Подходит для полевого обслуживания и имеет привычную распиновку, но в компактном корпусе быстро занимает место на панели.

Внутренний заголовок / IDC

Позволяет увеличить плотность разъемов, но при этом переносит задачи обеспечения точности распиновки, защиты от натяжения и маркировки для обслуживания на кабельный жгут.

Клеммная колодка

Полезно при прокладке полевой кабельной разводки RS-422/485, когда монтажникам требуется прямой доступ к дифференциальным парам и точкам заземления.

Этикетки для портов

Сопоставьте физические обозначения с выпущенной схемой COM-портов. Обозначения “COM1–COM10” должны соответствовать одним и тем же каналам в BIOS, образе ОС, схеме жгута проводов и руководстве по техническому обслуживанию.

Стартовые платы 6-COM и 10-COM

Выберите наименьшее количество серийных номеров, которое охватывает действующие устройства и резерв для обслуживания

Стартовая доска Когда использовать Подтвердить перед выпуском
6-COM RS-485, промышленная плата формата Mini-ITX Карту производственных устройств охватывают до шести прямых каналов Режим на каждый порт, изоляция, терминирование, распиновка, драйвер и нумерация COM-портов
10-COM Industrial Mini-ITX Требуется от семи до десяти рабочих/сервисных каналов без использования внешних адаптеров Ресурсы контроллера, схема разводки кабелей, режим работы каждого порта, BIOS, драйвер и доступ к корпусу

Обзор последовательного порта

Отправляйте карту портов, а не просто “Нужен COM-порт 8”

Укажите количество устройств, режим RS-232/422/485 для каждого канала, скорость передачи данных, длину кабеля, степень изоляции, разъем, протокол, ОС, корпус, количество и целевой срок службы.

Отправить требования к последовательному порту

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Часто задаваемые вопросы о платах Mini-ITX с несколькими последовательными портами

Сколько устройств может поддерживать шина RS-485?

В классической схеме нагрузки TIA-485 используется 32 единицы нагрузки. Приемно-передающие устройства с дробной нагрузкой могут поддерживать большее количество единиц, однако расчет следует производить с учетом фактического количества устройств, оконечного сопротивления и запаса сигнала.

Должен ли каждый узел RS-485 использовать резистор номиналом 120 Ом?

120 Ом — это стандартное значение для кабеля и оконечных устройств. Оконечные устройства обычно устанавливаются на физических концах шины, а не на каждом узле.

Может ли один COM-порт переключаться между режимами RS-232, RS-422 и RS-485?

Только в том случае, если выпущенная плата оснащена необходимыми приемопередатчиками и поддерживает соответствующий метод коммутации. Уточните поддерживаемый режим, состояние при загрузке, управление с помощью перемычек/BIOS, распиновку и поведение драйвера для данного порта.

В каких случаях целесообразно предусмотреть изоляцию последовательного порта?

Используйте эту функцию, если полевые устройства имеют разные потенциалы заземления, из корпуса выходят длинные кабели или в системе присутствуют значительные электрические помехи. Определите, какие каналы требуют изоляции и какой уровень проверки следует применять.

Изучите практическое проектирование встраиваемых систем с несколькими компьютерами

Независимо от того, подключаете ли вы датчики технического зрения к устаревшему оборудованию или координируете работу массивов ПЛК по шине MODBUS, наши редакционные материалы созданы для того, чтобы помочь системным интеграторам и командам разработчиков внедрить систему с уверенностью.