수질 측정장비나 기타 측정기기의 RS485에 대한 설명

수질 측정장비나 기타 측정기기의 RS485에 대한 설명

RS485는 EIA에 의해서 전기적인 사양이 규정되어 있으나 물리적인 코넥터 및 핀에 대한 사양은 아직 규정되어 있지 않다.

업체에 따라 규정하여 사용하는 사양이 조금씩 틀릴수 있으니 자세한 내용은 업체의 관련자료를 참고하기 바란다. RS485인 경우 RS232나 RS422처럼 Full Duplex가 아닌 Half Duplex 전송방식만 지원하기 때문에 RS422의 Multi-Drop 모드의 슬레이브처럼 RS485의 모든 마스터는 TXD신호를 멀티포인트 버스(RS485의 모든 마스터가 공유하는 신호라인을 그렇게 부른다.)에 접속 또는 단락시켜야만 할뿐만 아니라 RXD신호 역시 모드에 따라서는 접속, 단락의 제어를 하여야

한다. RS485에서는 Echo 모드와 Non Echo 모드 두가지가 있다.

 

 

▶ 신호선에 대한 설명

신호선에 대한 설명은 RS232와 별차이가 없고 다만 물리적으로 하나의 신호선에 두 개의 라인이 필요한데 그들의 표현은 신호선명뒤에 + 와 - 로써 구분표기

한다. 하지만 UART의 TXD, RXD신호선이 멀티포인트 버스에 의하여 공동으로 사용하게됨에 유의하여야 한다. 즉 하나의 마스터는 멀티포인트 버스를 출력이면 출력, 입력이면 입력으로 구분하여 사용할 수 밖에 없다. 

RS485 Echo, Non Echo 모드에 대한 설명

멀티포인트 버스를 사용하는 시스템은 하나의 버스에 여러개의 마스터가 연결되어 사용한다. 이 때문에 하나의 마스터가 다른 마스터와 통신을 할 경우에는 반드

시 출력 개폐를 하여야만 한다.

이것의 원리는 RS422의 Multi-Drop 모드와 동일하니 그쪽을 살펴보시기 바람. 하지만 동시에 여러개의 마스터가 출력을 하여 데이터가 충돌하는 현상이 발생하기 때문에 이러한 문제는 S/W에 의하여 해결되어야 한다. 이렇게 충돌 여부를 확인하는 방법 중 하나가 자기가 보낸 정보를 자기가 받아보아 충돌여부를 확인하는

것인데 이것을 RS485 Echo 모드라 부른다.

즉, 어떤 마스터가 멀티포인트 버스에 예를 들어 "ABC"라는 데이터를 보내면 이것이 자동적으로 되돌아 오므로(Echo) 이것을 읽어와 "ABC"여부를 확인하여 동일한 정보가 아니거나 들어온 데이터의 수가 틀리면 충돌한 것으로 보고 적절한 시간의 지연을 거쳐 다시 출력시켜 정확한 값이 되돌아 올 때 까지 되풀이하면 된다. 이때 마스터의 RXD신호선은 항상 멀티포인트 버스에 접속되어 있어 자신의 데이터 뿐만 아니라 다른 어느 마스터가 보내는 데이터를 받을 수가 있다.

이러한 데이터를 자신에게 필요한 정보 인지를 판단 하는 것은 S/W에 의해서 결정된다. 위의 내용을 요약하면 RS485 Echo 모드는 마스터의 RXD신호선은 항상 멀티포인터 버스 에 접속되어 있고 TXD신호선은 데이터를 출력할 때만 멀티포인터 버스에 접속시키야 하고 나머지는 반드시 단락 시켜야한다. 만약 단락시키지 않으면 RS422의 Multi-Drop모드와 같이 다른 마스터가 데이터를 보내도 충돌이 발생하여 절대로 올바른 송수신이 발생 할 수가 없다.

위의 RS485 Echo 모드에서 자기가 보낸 데이터가 자기자신에게 되돌아 오는 기능을 없앤 것이 RS485 Non Echo 모드이다. RS485 Non Echo 모드는 TXD신호선을 멀티포인트 버스에 접속시키면 그즉시 RXD신호선 이 멀티포인트 버스에서 단락되고, TXD신호선을 멀티포인트 버스에서 단락시키면 그즉시 RXD신호선이 멀티포인트 버스에 접속하게 된다.

멀티포인터 버스에 접속 및 단락할 때 필요한 타이밍관계는 RS422 Multi-Drop에 대한 설명을 참고하기 바란다.

일반적으로 RS485 개폐신호는 RTS나 DTR신호중 하나를 사용한다.  

 

수질측정장비나 기타 측정기기의 경우 RS232등의 통신 포트를 이용해 PLC나 모니터링 설비등과 정보를 교환할 수 있다.

여기서는 수질측정설비에서 기본적으로 이용하는 RS232통신에 관련된 내용을 참고자료를 이용해서 간략하게 정리해 본다.

 

 

일반적으로 정보를 외부와 교환하는 방법으로는 병렬통신과 직렬통신 2가지로 나눌 수 있는데, 일반적으로 컴퓨터내의 장치와 정보교환을 할 때는 통상적으로

고속의 통신속도를 필요로하여 한꺼번에 많은 정보를 처리할 수 있는 병렬통신 방식을 주로 쓴다.

이는 대량의 정보를 빠른시간에 한꺼번에 처리함으로써 컴퓨터의 성능을 향상 시킬 수가 있기 때문인데 이러한 방법의 대표적인 것이 마이크로프로세서 자체의

정보처리량을 증가시키는 것이며 이것은 데이터 비트수(16,32,64 비트)로써 나타난다.

그외 HDD, VIDEO 카드등이 대표적인 병렬통신 방식을 사용하는 장치라 할 수 있는데, 모든 경우에 병렬통신 방식을 사용할 수는 없다.

그이유는 통신거리의 제한성, 구현상의 기술적인 어려움과 비용이 너무 비싸다는데있다. 

또한 어플리케이션 자체가 고속의 통신속도를 필요로 하지않을 경우도 많다.  

 

 

이러한 이유로 컴퓨터가 외부와의 통신을 할 때나 다른 측정기기들은 직렬통신 방식을 많이 사용한다.

직렬통신 방식이란 데이터비트를 1개의 비트단위로 외부로 송수신하는 방식으로써 구현하기가 쉽고, 멀리갈 수가 있고, 기존의 통신선로(전화선등)를 쉽게 활용

할 수가 있어 비용의 절감이 크다는 장점이 있다.

직렬통신의 대표적인 것으로 모뎀, LAN, RS232 등이 있다. 하지만 크게 직렬통신을 구분하면 비동기식 방식과 동기식 방식 2가지로 나누어진다.

많은 사람들이 비동기식 통신방식을 RS232로 알고있는데 실질적으로 RS232라는 것은 비동기식 통신콘트롤러에서 나오는 디지털신호를 외부와 인터페이스

시키는 전기적인 신호 방식의 하나일 뿐이다.

일반적으로 RS232를 비동기식 통신방식으로 인식하고 있는 것도 큰무리는 없다. 

비동기식 통신콘트롤러를 일반적으로 UART(Universal Asynchronous Receiver/ TransmItter)라 부른다. UART에서 나오는 신호는 보통 TTL신호레벨을 갖기

때문에 노이즈에 약하고 통신거리에 제약이 있다. 이러한 TTL신호를 입력받아 노이즈에 강하고 멀리갈 수 있게 해주는 인터페이스 IC를 LINE DRIVER/RECEIVER

​라 부르며 이중 대표적인 것이 RS232, RS422 및 RS485가 있다.

 

이들 인터페이스 방식의 특성은 아래 표에 나타나 있다.

 

Specification	RS232C	RS423	RS422	RS485
동작 모드	Single-Ended	Single-Ended	Differential	Differential
최대 Driver/Receiver 수	1 Driver 1 Receiver	1 Driver 10 Receivers	1 Driver 10 Receivers	32 Drivers 32 Receivers
최대 통달거리	약 15 m	약 1.2 km	약 1.2 km	약 1.2 km
최고 통신속도	20 Kb/s	100 Kb/s	10 Mb/s	10 Mb/s
지원 전송방식	Full Duplex	Full Duplex	Full Duplex	Half Duplex
최대 출력전압	±25V	±6V	-0.25V to +6V	-7V to +12V
최대 입력전압	±15V	±12V	-7V to +7V	-7V to +12V

 

위의 표에서 알 수 있듯이 RS-232과 RS-423(Single-Ended 통신방식) 통신방식은 RS422와 RS485에 비해서 통신속도가 늦고 통신거리가 짧은 단점이 있으나

동작모드에서 알 수 있듯이 하나의 신호전송에 하나의 전송선로가 필요하기 때문에 비용절감의 장점이 있다.(RS422인 경우 하나의 신호 전송에 2개의 전송선로가 필요함) 위의 인터페이스 방식중 RS232, RS422 및 RS485에 대해서 각자 설명하겠다. 현재의 RS422 또는 RS485칩의 경우 위의 표에 나와있는 Driver와 Receiver의 수보다도 훨씬 많이 지원하고 있으며 RS485인 경우 최대 256의 노드를 갖는 칩도 있다.