Разъемы D-Sub и их практическое применение в промышленности 21 века 

【Введение】Разъемы D-sub появились в 50-х годах, но они широко используются и сегодня. Отчасти это связано с тем, что во многих местах все еще используется оборудование, произведенное в прошлом веке, когда оно было наиболее распространено. Наиболее распространенным применением разъемов D-sub является связь с использованием интерфейсов RS-232 и RS-485. Они обеспечивают широкий спектр сетей связи между промышленным оборудованием.

Связь между отдельными устройствами является основой автоматизации — как в быту, так и в промышленности. В настоящее время активно развиваются беспроводные соединения. Однако они подвержены помехам и имеют определенную задержку в передаче сигнала, поэтому они в основном используются в системах умного дома и гораздо реже в промышленности.

С течением лет ожидания относительно связи между используемыми промышленными устройствами изменились по мере появления новых технологий. Сегодня кабели Ethernet часто используются для связи между различными сетевыми элементами. Они обеспечивают очень быструю передачу данных (до 40 Гбит/с) и, следовательно, способны передавать сложные инструкции между компьютерами или приводами и исполнительными механизмами или панелями управления. Однако до того, как витые пары стали популярными в промышленности, доминировали соединения на основе разъемов D-sub.

D-sub (D\subminiature) — целое семейство разъемов, используемых для связи между электронными устройствами. Буква «D» в названии происходит от характерной формы самой вилки или розетки. Существует множество типов разъемов D-sub. Самая маленькая из стандартных версий имеет 9 контактов, а самая большая — 104 контакта.

Разъемы D-sub появились в 50-х годах, но они широко используются и сегодня. Отчасти это связано с тем, что во многих местах все еще используется оборудование, произведенное в прошлом веке, когда оно было наиболее распространено. Наиболее распространенным применением разъемов D-sub является связь с использованием интерфейсов RS-232 и RS-485. Они обеспечивают широко распространенные сети связи между промышленным оборудованием.

В ранние времена RS-232 в основном использовался для подключения к компьютерам терминальных устройств и различных периферийных устройств, таких как принтеры или клавиатуры. Он использовался для подключения компьютеров к модемам. В повседневном использовании он был заменен широко используемыми сейчас разъемами USB и Ethernet.

Разъем D-Sub и интерфейсы RS-232 и RS-485

Однако RS-232 все еще используется в промышленности. Там, где его не заменила витая пара, он все еще используется для связи между компьютерами и ПЛК или ЧМИ. Однако у него есть недостаток. Поскольку уровни напряжения передачи от -3 до -15 В являются логической «1», а от +3 до +15 В являются логическим «0», а напряжение от -3 до 3 В не используется, использование интерфейсов RS-232 ограничено максимальной длиной 15 м и скоростью 20 Кбит/с. В случае более длинных кабелей падение напряжения может быть слишком большим для эффективной передачи сигнала на подключенное устройство. Первоначально RS-232 использовался для работы протокола Modbus, но со временем эту функцию взял на себя RS-485.

RS-485 — это своего рода эволюция интерфейса RS-232. Это система связи, в которой могут взаимодействовать несколько устройств на одной шине. Она быстрее, чем вышеупомянутые интерфейсы, и более устойчива к помехам. RS-485 может работать на скорости 35 Мбит/с на расстоянии до 10 м, но в зависимости от ваших потребностей длина одного кабеля может достигать 1200 метров. Затем скорость передачи данных падает до 100 Кбит/с, что все еще в несколько раз выше, чем в случае RS-232. Кроме того, с помощью RS-485 можно подключить до 32 устройств. Это число может быть увеличено.

Ретрансляторы позволяют подключать дополнительные устройства на одном канале или увеличивать расстояние между отдельными устройствами еще на 1200 м.

В отличие от RS-232, RS-485 использует дифференциальные напряжения, что позволяет ему работать на больших расстояниях, чем простой интерфейс RS-232. Он распознает любое дифференциальное напряжение ниже +200 мВ как логическую 1, а любое дифференциальное напряжение ниже -200 мВ как логический 0.

Применение разъема D-Sub в промышленности

Многие компании по-прежнему используют разъемы D-sub, поскольку сети на основе RS-232 или RS-485 все еще могут служить своей цели во многих случаях. Многие старые машины и устройства, которые не поддерживают управление Ethernet, по-прежнему полностью работоспособны и подходят для своей цели. Поэтому нет необходимости перестраивать то, что работает идеально.

Помимо сетей Modbus RTU, для сетей Profibus DP также используются разъемы R-232 и RS-485, т.е. разъемы D-sub. В обоих случаях работа с использованием интерфейса RS-485 аналогична.

Разъемы D-sub можно использовать везде, где устройство не требует сложных команд. Хорошим примером является управление клапанным островом. В этом случае высокое состояние на штыре отвечает за активацию одной из катушек.

Примечательной особенностью разъемов D-sub являются винты по обе стороны штекера. Они помогают надежно закрепить штекер в розетке, а также предотвращают случайное отсоединение. Это одна из причин, по которой разъемы D-sub по-прежнему распространены в железнодорожной отрасли.

Тот факт, что соединение закреплено винтами, снижает риск ослабления кабеля из-за вибрации. Например, в движущемся поезде, конечно, присутствует немалая вибрация, и в экстремальных случаях это действительно может привести к ослаблению вилки, что никогда не бывает хорошо, особенно когда одна ошибка может привести к железнодорожной катастрофе.

Самый популярный, но и устаревший, разъем D-sub — классический разъем VGA, используемый для подключения мониторов. Первоначально он был заменен на DVI, но со временем HDMI стал наиболее распространенным способом подключения компьютерного монитора к компьютеру.

Будущее разъемов D-Sub в промышленности

Прогресс необходим, а инновации в отрасли являются главным приоритетом. Трудно сказать, что связь по витой паре уступает протоколам десятилетней давности с использованием разъемов D-sub. Однако следует отметить, что в промышленной сфере темпы революции намного медленнее, чем кажется. Инновации обычно влекут за собой очень высокие затраты и определенную долю риска, которые не каждая компания может себе позволить. Технологические изменения также могут привести к изменениям в организации работы и построении инфраструктуры. Несмотря на прошедшие годы, многие устройства по-прежнему используют устаревшие технологии. Кроме того, новые устройства, использующие разъемы D-sub, все еще производятся. Это позволяет легко заменять компоненты, которые были включены в сеть много лет назад, на новые, например, кабели витой пары, не меняя способ связи.