ExpertDAQ Feldbus Module kommunizieren über serielle Schnittstellen. Serielle Datenübertragung zeichnet sich dadurch aus, dass einzelne Bits nacheinander übertragen werden. Der Sender jedoch verarbeitet die Daten parallel, sodass der Sender die Daten von parallel nach seriell umwandelt, am Empfänger findet der umgekehrte Prozess statt. Der Vorteil der seriellen Übertragung ist die Tatsache, dass nur eine Signalleitung erforderlich ist, während bei einer parallelen Übertragung für jedes zu übertragende Bit eine Leitung erforderlich ist.
Durch serielle Datenübertragung können entweder Punkt-zu-Punkt Verbindungen oder Netzwerke aufgebaut werden. Wichtig sind hierbei die Parameter Übertragungsrichtung, Datendurchsatz und die maximal mögliche Übertragungsrate.
Bei der Richtung der Datenübertragung wird zwischen Simplex, Halb-Duplex und Voll-Duplex Verbindungen unterschieden. Bei Simplex-Verbindungen erfolgt die Kommunikation nur in eine Richtung. Halb-Duplex Verbindungen unterstützen Datenverkehr in 2 Richtungen. Allerdings muss der Verkehr zeitlich versetzt passieren, die Leitung kann immer nur für eine Richtung genutzt werden. Voll-Duplex Verbindungen können gleichzeitig in beide Richtungen kommunizieren, benötigen aber auch für jede Richtung zwei Drähte bzw. einen Signaldraht sowie Masse.
Mit dem RS422 / RS485 Standard können mehrere Geräte in einem Netzwerk zusammengefasst werden. Zu beachten ist jedoch, dass Sterntopologien aufgrund von Leitungsreflexionen (siehe unten) zu vermeiden sind.
Übertragungsablauf
Bei der Datenübertragung müssen sich Sender und Empfänger synchronisieren. Dies erfolgt durch ein Zeichen, das den Beginn der Datenübertragung signalisiert, woraufhin 8 Bit gesendet werden, gefolgt von einem Paritätsbit zur Überprüfung auf Übertragungsfehler sowie einem Stoppbit zur Terminierung des Übertragungsvorgangs.
RS232 wird für Punkt-zu-Punkt Verbindungen eingesetzt. Da die Leitungen durch die auf Masse bezogene Signalleitung störanfälliger sind als bei RS422/RS485 können hier lediglich Leitungslängen von wenigen Metern erreicht werden.
RS422 / RS485 Verbindungen können auch bei großen Distanzen bis 1200m noch Datenraten bis 100kbit/s verarbeiten. RS422 verwendet eine 4-Draht-Vollduplex-Verbindung, RS485 üblicherweise eine 2-Draht-Halbduplex-Verbindung. Bei der Installation als Vollduplex-Verbindung werden die Empfangskanäle des einen Geräts mit den Sendekanälen des anderen Geräts verbunden. RS422 / RS485 ist im Gegensatz zu RS232 nicht störanfällig gegen von außen einkoppelnde Störimpulse, da nicht die Spannung gegen Masse, sondern die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Signalleitungen als Nutzsignal verwendet wird. Durch von außen einkoppelnde Störungen wird die Amplitude auf beiden Leitungen um den gleichen Betrag geändert und die Differenz bleibt erhalten.
RS485 ermöglicht eine bidirektionale Buskommunikation. Damit ist RS485 hervorragend zur Verwendung in Feldnetzen geeignet. Auch als 2-Draht Verbindung ist RS485 noch Halb-Duplex fähig, es muss jedoch sichergestellt werden, dass in einem RS485 Netzwerk stets nur ein Sender aktiv ist und die anderen Sender die Leitung freigeben. Oft wird deshalb eine Master- Slave Struktur aufgebaut.
Die maximale Leitungslänge für Datenraten bis 9,6kbit/s liegt bei 1200m, bei höheren Datenraten sinkt die maximale Leitungslänge. Für Datenraten bis 12Mbit/s darf die Leitungslänge 100m nicht überschreiten.
Wichtig bei allen Verbindungen ist der korrekte Leitungsabschluss. Bei verdrillten Zweidrahtleitungen genügt ein 120 Ohm Widerstand, für RS485 sind drei Widerstände nötig, die das Ruhepotential festlegen (siehe Bild)
