СПЕКТР 433 Радиомодем

Популярный нелицензируемый радиомодем для работы в системах автоматизации. Прозрачный удлинитель RS-485 и RS-232. 433 МГц, 10 мВт, дальность связи до 8...10 км. До 76800 бод в эфире. Выпускается в исполнениях DIN, DIN/USB, IP65, IP65 Lite.

Доступна для скачивания программа для удобной конфигурации модемов "Спектр 433"!

Доступны для заказа "Спектр 433" в компактном исполнении IP65 Lite: нет RS-232 (только RS-485), меньше объем буфера данных, дешевле на 25%. Руководство пользователя>>

Общие сведения

Радиомодемы предназначены для применения в различных автоматизированных системах сбора данных и управления (АСКУЭ, АСУТП, противопожарные и охранные системы и т.д.).

Прозрачный  радиоудлинитель интерфейсов RS-485 и RS-232, работают практически с любым внешним оборудованием и с любыми протоколами.

Диапазон 433,92+-0,2% МГц, 10 мВт, дальность связи до 7...8 км, режим ретранслятора. Не требуется получение разрешения на работу в полосе частот.

Скорость данных в эфире - 4800...76800 бод.

Скорость данных по портам RS-485 и RS-232 - 2400...115200 бод.

Радиомодемы "Спектр 433" выпускаются в четырех исполнениях:

  • исполнение DIN (для монтажа на DIN рейку, степень защиты IP20);
  • исполнение DIN/USB (то же, что DIN, но вместо порта RS-232 реализован порт USB);
  • исполнение IP65 (пылевлагозащитное со степенью защиты IP65);
  • исполнение IP65 Lite (бюджетная версия IP65).
       

Исполнение DIN

Исполнение DIN/USB

Исполнение IP65

Исполнение IP65 Lite

Подробная информация

Радиомодем "Спектр 433" предназначен для использования в различных автоматизированных системах сбора данных и управления (АСКУЭ, АСУТП, противопожарные и охранные системы и т.д.).

Основной режим работы модема - "прозрачный". В этом режиме модемы являются радиоудлинителем интерфейсов RS-485 и RS-232 - внешнее оборудование "не замечает", что работает через модемы. Благодаря этому практически не имеет значения протокол, по которому работает внешнее оборудование - модемы легко встраиваются в новые или уже построенные системы без необходимости доработки программного обеспечения. Это касается как простых систем с парой объектов (точка-точка), так и сложных систем с большим количеством объектов (звезда и др.). 

Модем работает в диапазоне частот (433,92+-0,2%) МГц с выходной мощностью 10 мВт (имеется возможность увеличить мощность для компенсации потерь в антенном кабеле до 90 мВт). Для его эксплуатации не требуется получение на работу в полосе частот.

Модем обеспечивает передачу данных в эфире со скоростью от 4800 до 76800 бод. По портам RS-485 и RS-232 поддерживаются скорости от 2400 до 115200 бод. 

Дальность связи, обеспечиваемая радиомодемами, в основном зависит от условий местности, а также от характеристик и места установки внешних антенн (в комплект поставки антенны не входят) и может составлять от сотен метров (промышленные помещения) до 8...10 километров (прямая видимость). Дальность связи можно увеличить, используя  возможность работы радиомодема в режиме ретранслятора (без потери основных функций).

Совместно с радиомодемами можно использовать любые антенны диапазона 433 МГц с волновым сопротивлением 50 Ом, подходящих для различных условий применения: направленных и ненаправленных, малогабаритных и с креплением на мачту. Для подключения антенны радиомодемы оборудованы винтовым ВЧ разъемом типа SMA-M.

Рабочая частота модема устанавливается пользователем в диапазоне от 433 до 435 МГц с шагом 1 кГц, что позволяет использовать группы модемов, работающих на разных частотных каналах - это делает возможным организацию нескольких независимых систем на одной территории. Кроме этого, возможность смены рабочей частоты позволяет "уйти" от помех, создаваемых сторонним оборудованием. 

Модем выпускается в четырех исполнениях:

  • DIN - корпус для монтажа на DIN рейку, степень защиты IP20
  • DIN/USB - в таком же корпусе, что и DIN, но вместо последовательного порта RS-232 в нем реализован порт USB (RS-485 остается); при установке драйвера в системе Windows появляется виртуальный COМ-порт
  • IP65 - в пылевлагозащитном корпусе со степенью защиты IP65
  • IP65 Lite - упрощенная версия IP65 без порта RS-232 и уменьшенным размером буфера данных



Радиомодем "Спектр 433" в исполнении DIN/USB оборудован портом USB вместо порта RS-232. Модемы в этом исполнении могут подключаться к персональным компьютерам (ПК) с шиной USB без дополнительных преобразователей USB - RS-232 или USB - RS-485. На ПК в этом случае должен быть предварительно установлен специальный драйвер шины USB. При установленном драйвере и подключенном модеме на ПК появляется виртуальный СОМ-порт, через который и происходит взаимодействие программ на ПК с модемом.

Возле разъема USB имеется одноименный индикатор, показывающий состояние подключения модема к USB (горит, когда модем успешно опознан ПК).

Радиомодем "Спектр 433" в исполнении DIN/USB удобен для использования в качестве "базового" модема в системах, где в качестве мастера используется компьютер с OPC-сервером или SCADA системой - можно обойтись без дополнительного переходника USB - RS-485(RS-232) и без дополнительного источника питания для модема (он питается непосредственно от порта USB компьютера).

При выборе модемов в исполнении DIN/USB следует помнить, что из-за ограничений на длину USB кабеля (не более 3...4 метров) радиомодемы в исполнении DIN/USB нельзя устанавливать далеко от компьютера.

Так же важно понимать, что если планируется использовать в работе интерфейс RS-485 модемов (USB использовать только для конфигурации), то для питания потребуется источник со стабилизированным напряжением +5В с допуском 5%, питание при этом подается на модем через разъем USB - у модема отсутствуют клеммы для подключения внешнего питания.

Из-за перечисленных особенностей модемы в исполнении DIN/USB обычно используют только для работы с компьютером по USB и не применяют там, где нужно подключать его к оборудованию по RS-485 или RS-232.

В остальном модемы с USB портом не отличаются от модемов с портом RS-232 - фактически отличие только в физическом интерфейсе и источнике питания. Все настройки параметров модемов, касающиеся порта RS-232, теперь относятся к виртуальному порту, появляющемуся на ПК при установке драйверов и подключении модема к USB.

 

Модемы в исполнении IP65 и IP65 Lite могут устанавливаться в непосредственной близости от антенны, что позволяет избежать потерь в длинном высокочастотном антенном кабеле и увеличить тем самым дальность связи. Для удобства монтажа радиомодема "Спектр 433" в исполнении IP65 можно заказать специальный монтажный комплект (пластина и скоба для установки модема на антенную мачту до 40 мм в диаметре).

Выпускается также "встраиваемая" малогабаритная модификация радиомодема "Спектр 433" в виде печатной платы без корпуса, преобразователей интерфейсов RS-232 и RS-485 и без стабилизатора питания - радиомодуль "Спектр 433 OEM".  Этот радиомодуль предназначен для встраивания в использующее его оборудования.

Для решения задач дистанционного считывания состояния входов и управления выходами выпускается радиомодуль ввода/вывода "Спектр 433 IO" - 4 входа (сухой контакт) и 4 выхода (реле) с управлением по радио.

Все изделия семейства "Спектр 433" полностью совместимы друг с другом и могут работать в одной системе.

Спецификация

Диапазон рабочих температур: от минус 40 до +50 °С
Напряжение питания: · от +7 до +32 В (кроме исп. DIN/USB);
· +5В (исп. DIN/USB)
Потребляемая мощность: · не более 0,4 Вт (прием)
· не более 1,3 Вт (передача)
Интерфейсы: · RS-232 и RS-485 (исп. DIN и IP65)
· USB и RS-485 (исп. DIN/USB)
· RS-485 (исп. IP65 Lite)
Скорость по последовательным портам, бод:
формат данных:
режим обмена:
контроль потока данных:
2400, 4800, 7200, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
8 бит, 1 стоповый бит, 9 бит в режимах: О, Е, М, S, N
асинхронный
аппаратный (CTS/RTS), отключаемый
Диапазон частот: от 433,05 до 434,79 МГц
Номинальная мощность передатчика: 10 мВт
Девиация частоты: 5, 10, 20, 40, 100 кГц
Тип модуляции выходного сигнала:
Скорость обмена данными в эфире, бод:
FSK
4800, 9600, 19200, 38400, 76800
Способы обнаружения и исправления ошибок: · CRC8 на 32 байта
· (12,8) код Хэмминга, Рида-Соломона (FEC), перемежение
Режимы работы: · прозрачный
· пакетный в сторону DTE
· пакетный в сторону DCE
· "прямой доступ"
· командный
· удаленное конфигурирование
· смена ПО
Размер внутреннего буфера: · 32 Кбайт (кроме исп. IP65 Lite);
· 1 Кбайт (исп. IP65 Lite)

Часто задаваемые вопросы



На основании Решения ГКРЧ от 07.05.2007г. № 07-20-03-001 (срок действия продлен до 01.05.2027 решением ГКРЧ 17-40-06-3) устройства ввода-вывода информации с использованием радиоканала - радиомодемы "Спектр 433", выпускаемые ООО "Ратеос" по БАКП 646426.004 ТУ, могут применяться без оформления отдельных решений ГКРЧ и разрешений на использование радиочастот или радиочастотных каналов для каждого конкретного пользователя при условии работы в диапазоне частот 433,075-434,79 МГц и выходной мощности передатчика не более 10 мВт.



Радиомодемы и радиомодули "Спектр 433" в 99% случаях используются в качестве удлинителя последовательного порта RS-485 или RS-232 - для этого они работают в так называемом "прозрачном" режиме.

Прозрачность в данном случае не означает, что модемы передают в радиоэфир непосредственно данные, полученные от внешнего оборудования - в эфире они работают с собственным протоколом, обеспечивающим адресацию, проверку доставки, помехоустойчивое кодирование и т.д. Прозрачность означает, что данные, поступившие на последовательный порт модема будут доставлены на последовательный порт (порты) удаленного модема без изменений (с некоторыми оговорками, см. вопрос "Почему мое оборудование не заработало через радиомодемы?"). То есть, можно говорить о прозрачности на уровне "последовательный порт одного модема" - "последовательный порт (порты) удаленного (удаленных) модемов".

Благодаря такой прозрачности практически любое внешнее оборудование, работающее по интерфейсам RS-485 или RS-232, будет работать и через радиомодемы, не замечая, что работает через них - для него работа через модемы не будет отличаться от работы по проводам. Протоколы, по которому работает внешнее оборудование (ModBus, Болид и т.д.) практически не имеют значения, поскольку модемы будут прозрачны для этих протоколов. Все это касается как простых систем, когда нужно связать пару устройств с помощью двух модемов, так и более сложных систем сбора данных из множества удаленных объектов. Никаких специальных ограничений на количество объектов в системе с радиомодемами нет: можно сказать, что если система работает по проводам RS-485, она практически наверняка будет работать и через радиомодемы.

Здесь стоит отметить, что имеются некоторые оговорки касательно прозрачности радиомодемов, и в некоторых случаях после замены проводов RS-485 или RS-232 на радиомодемы система откажется сразу же заработать. К счастью, эти возможные проблемы в работе оборудования без особого труда преодолимы (см. вопрос "Почему мое оборудование не заработало через радиомодемы?").



Физическое ограничение - 65536 штук, то есть фактически нет ограничений на количество модемов в системе. Поскольку при работе в прозрачном режиме вся адресация в системе организуется на уровне внешнего оборудования, емкость системы будет определяться емкостью этой внешней адресации, а не свойствами наших радиомодемов.

Кроме этого следует помнить, что так как практически всегда в системе один мастер осуществляет последовательный опрос нескольких удаленных слейвов, при увеличении количества удаленных объектов в системе будет пропорционально увеличиваться время опроса (время реакции системы). Уже при десятках удаленных объектов время реакции составит десятки секунд. Впрочем, эта проблема возникает не только при работе через радиомодемы, но и при работе по проводам - просто при работе через модемы она усугубляется, так так время на опрос при работе через модемы заметно больше, чем при работе по проводам.



Радиомодемы "Спектр 433" выпускаются в четырех конструктивных исполнениях:

  • DIN - корпус для монтажа на DIN рейку
  • DIN/USB - в таком же корпусе, что и DIN, но вместо последовательного порта RS-232 в нем реализован порт USB (RS-485 остается); при установке драйвера в системе Windows появляется виртуальный COМ-порт
  • IP65 - в пылевлагозащитном корпусе со степенью защиты IP65
  • IP65 Lite - упрощенная версия IP65

Модемы во всех исполнениях полностью совместимы друг с другом. В одной системе можно использовать модемы в любом удобном исполнении в любых сочетаниях.

Радиомодемы в исполнении DIN

Радиомодем в исполнении DIN удобен для установки в шкаф на DIN-рейку вместе с другим оборудованием.

Радиомодемы в этом исполнении не имеют пылевлагозащиты, их следует устанавливать в месте, защищенном от внешних воздействий. Для крепления на DIN рейку корпус имеет специальную защелку. Ограничения на место установки могут привести к тому, что от модема до антенны придется прокладывать довольно длинный высокочастотный кабель, что приводит к потерям в радиосигнале и снижает дальность связи.

Радиомодемы в исполнении DIN/USB

Радиомодем в исполнении DIN/USB удобен для использования в качестве "базового" модема в системах, где в качестве мастера используется компьютер с OPC-сервером или SCADA системой, поскольку имеет интерфейс USB вместо RS-232 - это позволяет обойтись без дополнительного переходника USB - RS-485(RS-232) и без дополнительного источника питания для модема (он питается непосредственно от порта USB компьютера).

При этом следует помнить, что из-за ограничений на длину USB кабеля (не более 3...4 метров) радиомодемы в исполнении DIN/USB нельзя устанавливать далеко от компьютера.

Так же важно понимать, что если планируется использовать в работе интерфейс RS-485 модемов (USB использовать только для конфигурации), то для питания потребуется источник со стабилизированным напряжением +5В с допуском 5%, питание при этом подается на модем через разъем USB.

Из-за перечисленных особенностей модемы в исполнении DIN/USB обычно используют только при работе его с компьютером по USB (например, у ПК с ОРС-сервером или SCADA) и не применяют там, где нужно подключать его к оборудованию по RS-485 или RS-232 (на удаленных объектах с ПЛК, датчиками, измерителями, модулями ввода/вывода и т.д.).

Радиомодемы в исполнении IP65

Радиомодем в исполнении IP65 выпускается в пылевлагозащитном корпусе со степенью защиты IP65, его можно устанавливать на улице - непосредственно возле антенны (на той же мачте), благодаря чему отпадает необходимость в прокладывании длинного высокочастотного кабеля от модема до антенны, что гарантирует минимальные потери в этом кабеле и максимальную дальность связи. Длинным в этом случае становится низкочастотный кабель (RS-485 плюс низковольтное питание +8...32 В) от модема до внешнего оборудования, но его длина не оказывает влияния на дальность связи, к тому же низкочастотный кабель заметно дешевле высокочастотного: можно использовать распространенный кабель Ethernet - одна витая пара для RS-485, 2-3 витые пары параллельно (для снижения потери напряжения на проводах) для низковольтного питания.

Для модемов в исполнении IP65 можно заказать специальный монтажный комплект (пластина, скоба и крепеж) для удобной установки модема на мачту/трубу диаметром до 40 мм.

Для подключения внешнего оборудования (RS-485, RS-232, питание) в пылевлагозащитном исполнении модема используются пружинные клеммы внутри герметичной зоны (кабель выводится из корпуса через гермоввод).

Если от места установки оборудования до антенны нужно тянуть длинный кабель (более 7...10 метров), рекомендуем использовать модемы в исполнении IP65, вынося их непосредственно к антенне.

Радиомодемы в исполнении IP65 Lite

Радиомодем в исполнении IP65 Lite - упрощенная малогабаритная версия модема в исполнении IP65: у него нет порта RS-232 (в наличии только RS-485) и уменьшенный размер буфера данных (1К вместо 32К).

Из-за малого размера буфера не рекомендуется использовать его в качестве базового модема, а также в качестве ретранслятора. В остальном рекомендации по применению Спектр 433 в исполнении IP65 Lite те же, что и для Спектр 433 IP65.



Рекомендации по выбору антенн и ориентиры по обеспечиваемой модемами и модулями "Спектр 433" дальности связи даны на странице выбора антенн.



Будьте последовательны.

Первым делом убедитесь, что Ваша система уже работает по проводам (соедините интерфейсы оборудования проводами в лабораторных условиях) и только после этого приступайте к замене проводов модемами - так Вы избежите решения уравнения с несколькими неизвестными при попытке понять, что происходит и почему что-то не работает.

Когда Вы уверены, что по проводам все работает как положено, можно приступить к подготовке модемов - следует задать необходимые для правильной работы параметры, после чего можно подключать модемы к оборудованию вместо проводов.

При этом добейтесь сначала работы системы через модемы в лабораторных условиях ("на столе"), и только потом устанавливайте оборудование на местности - этим Вы также существенно упростите себе решение возможных проблем.



Для программирования модемов "Спектр 433" подойдет любая так называемая "терминальная" программа, например, HyperTerminal (входит в состав Windows - Пуск-Программы-Стандартные-Связь) или PComm (http://rateos.ru/files/PComm210.zip). Такие программы умеют отображать данные, поступающие с последовательного порта (СОМ-порт) и посылать данные на СОМ-порт.

Программирование осуществляется путем отправки текстовых команд в модем, на которые модем отвечает подтверждением (ОК) или ошибкой (ERR), если он не понял команду и/или ее параметры.

Подключите порт RS-232 модема (не забудьте убедиться, что перемычка выбора RS-232 или RS-485 в модеме установлена в положение RS-232) к СОМ порту компьютера (можно использовать переходник USB - RS-232, если на компьютере нет COM порта).

Запустите на компьютере терминальную программу, откройте в ней СОМ порт, к которому подключен модем, с параметрами 9600 бод, 8 бит данных, без контроля четности, 1 стоповый бит, без контроля потока (параметры приведены для модемов с заводскими установками!).

В некоторых терминальных программах (например, HyperTerminal) следует включить (в настройках параметров) отображение введенных символов на экране (по умолчанию выключено) - иначе не будут видны вводимые в модем команды.

Нажмите кнопку MODE на модеме - загорится красным светодиод MODE (признак входа в командный режим), а в окне терминальной программы Вы должны увидеть приветствие.

sp433-welcome

Если приветствие не появилось или видны нечитаемые символы, то имеются какие-то проблемы с подключением модема к СОМ порту компьютера:

  • выбран не тот COM порт в терминальной программе;
  • параметры СОМ-порта в терминальной программе не соответствуют параметрам COM порта модема;
  • установлен аппаратный контроль потока в терминальной программе (должен быть выключен).

Подайте на модем команду $DMP (напечатайте ее в окне терминала, используйте заглавные латинские буквы без пробелов, отправка команды в терминал - "ENTER") - в ответ модем должен выполнить ее, выдав список своих основных параметров.

sp433-dmp

Если вы печатаете команду, а в окне терминальной программы не видно набираемых символов, то, как уже говорилось ранее, включите в настройках терминальной программы отображение вводимых символов на экране - по умолчанию оно может быть выключено.

Если модем не реагирует на команды, то, вероятно, имеются проблемы с подключением его к терминальной программе:

  • неправильно установлена перемычка выбора порта RS-232 или RS-485 в модеме - должна быть установлена в положение RS-232;
  • установлен аппаратный контроль потока в терминальной программе (должен быть выключен).

Если в ответ на команду (касается всех команд) модем выдает сообщение ERR> (ошибка), значит он не распознал эту команду: проверьте ее написание - команды должны начинаться с символа $ и печататься заглавными латинскими буквами без пробелов.

Если модем при входе в командный режим выдает приветствие и реагирует на команды - он правильно подключен к компьютеру, можно приступать к его программированию и лабораторным испытаниям.



Модемы "Спектр 433" разрабатывались как многофункциональные устройства, из-за этого они имеют множество режимов и параметров, обилие которых может ввести в замешательство пользователя. К счастью, в подавляющем большинстве типовых применений (радиоудлинитель последовательного порта) из всего множества может потребоваться изменить лишь 2-3 параметра.

Для тех, кто не хочет тратить время на пояснения влияния тех или иных параметров на работу модемов, приводим универсальную последовательность программирования модемов, которая подходит для 99% случаев их применения:

  • сбрасываем параметры модема в заводские установки (команда $IEE);
  • узнаем, с какими параметрами работает оборудование по последовательному порту RS-485 или RS-232 и выставляем такие же параметры модемам (команда $COM);
  • задаем скорость в эфире в два раза выше скорости по последовательному порту (команда $AR);
  • устанавливаем параметр $PACT=007L;
  • при необходимости меняем рабочую частоту и мощность передатчика модемов (команды $FREQ и $RWR);
  • сохраняем изменения (команда $S).

Для наглядности приводим также пример сеанса программирования модема для работы в качестве прозрачного радиоудлинителя последовательного порта с оборудованием, которое работает по RS-485 с параметрами 19200,8N1.

sp433-programming

Подробные пояснения даны в ответах на следующие вопросы.



Обязательными и непременными условиями правильной работы модемов в качестве радиоудлинителя последовательного порта RS-485 или RS-232 являются лишь 3 фактора:

  • прозрачный (лучше широковещательный) режим работы;
  • параметры (скорость, четность и др.) обмена данными по последовательному порту должны совпадать с такими же параметрами внешнего оборудования;
  • все модемы системы должны работать на одной частоте и на одной скорости обмена данными в эфире.

Другими словами, каждый модем должен быть согласован с подключенным к нему оборудованием (параметры последовательного порта), а все модемы системы должны быть согласованы между собой в эфире (частота и скорость в эфире).

Модемы поставляются со следующими параметрами "по умолчанию":

  • прозрачный широковещательный режим работы (именно этот режим нужен в 99% случаев);
  • параметры обмена данными по последовательным портам ($COM) RS-232 и RS-485 - 9600 бод, 8 бит данных, без контроля потока, 1 стоповый бит (9600, 8N1);
  • скорость обмена данными по эфиру ($AR) - 4800 бод;
  • рабочая частота ($FREQ) - 433,920 МГц;

По сути, здесь перечислены практически все имеющие значение в типовых применениях параметры. Остальные параметры скорее всего не повлияют на работу модемов в типовых применениях.

Если Вы не уверены, что модем имеет заводские установки, рекомендуем сбросить его настройки в заводские командой $IEE - это гарантирует известное исходное состояние модема.

Режим работы

В подавляющем большинстве случаев радиомодемы "Спектр 433" используются в качестве радиоудлинителя последовательного порта RS-485 или RS-232. При этом внешнее оборудование, использующее модемы работает по последовательному порту с применением протоколов по принципу "запрос-ответ" с топологией "звезда", при которой один "мастер" (ПЛК, пульт и т.д.) последовательно опрашивает несколько "слейвов" (модули ввода/вывода, счетчики, пожарные датчики и т.д.) и принимает от них ответы.

Адресация в таких системах обеспечивается на уровне протокола, которые использует внешнее (для модемов) оборудование - мастер обращается к слейвам по их уникальным адресам. Чаще всего используется протокол ModBus, но даже если оборудование использует какой-то другой протокол (Болид и др.), смысл остается тот же: любой протокол в схеме "звезда" работает по принципу "запрос-ответ" с собственной адресацией.

Для работы в таких системах радиомодемы должны работать в прозрачном широковещательном режиме.

В широковещательном режиме данные от каждого модема системы будут приняты всеми остальными модемами, все модемы "слышат" друг друга - получается полная аналогия одной общей проводной шины RS-485. Адресация же, как уже говорилось, обеспечивается на уровне протокола внешнего оборудования, поэтому нет необходимости заботиться об адресации на уровне модемов - модемы формируют "виртуальную" общую шину RS-485 для всех устройств системы.

Для установки широковещательного режима параметр TXID (адрес модема-получателя) модема должен иметь значение FFFF (передаваемые данные предназначены для всех модемов). Естественно, все модемы системы должны работать в широковещательном режиме (и модем-мастер и модемы-слейвы). Все модемы такой системы будут совершенно одинаковы, любой из них можно использовать и с мастером, и со слейвом.

Радиомодемы "Спектр-433" по умолчанию (при поставке) уже настроены на работу в прозрачном широковещательном режиме, так что если Вы планируете использовать модемы в качестве удлинителя последовательного порта, то нет необходимости в изменении режима работы радиомодема. Если Вы не знаете, какой режим установлен в Вашем модеме (не уверены, что параметры модемов не менялись после поставки), сбросьте модем в заводское состояние командой $IEEE, тем самым Вы зададите нужный режим работы и заведомо известные другие параметры.

Параметры последовательных портов RS-485 и RS-232

Чтобы модем мог обмениваться данными с внешним оборудованием по последовательному порту RS 485 или RS-232, необходимо, чтобы параметры порта модема совпадали с параметрами порта внешнего оборудования. Таким образом, если внешнее оборудование имеет параметры порта RS-485 или RS-232, отличные от 9600, 8N1 (у модемов эти параметры заданы по умолчанию), то следует изменить параметры порта у модема, согласовав их с параметрами порта внешнего оборудования.

Параметры последовательного порта модема устанавливаются командой $COM (на рисунке ниже показано значение $COM по умолчанию).

sp433-com

Параметры "Инверсия сигнала DCD" и "Анализировать сигнал RTS" могут иметь значение только при использовании интерфейса RS-232 модема, но чаще всего не имеют значения и для RS-232 - внешнее оборудования практически никогда не использует эти сигналы.

Например, командой $COM=11100001 устанавливается скорость по последовательному порту 4800 бод, 8 бит данных без контроля четности.

Если Вы меняете параметры последовательного порта модема, на забудьте изменить их соответственно и в терминальной программе при программировании!

Скорость обмена данными между модемами в эфире

Скорость обмена данными в радиоэфире между модемами, строго говоря, никак не связана со скоростью обмена данными между модемами и внешним оборудованием (по последовательному порту): модемы могут работать с оборудованием на одной скорости, а в эфире между собой - на любой другой.

Часто нет практически никакого значения, на какой скорости работают модемы в эфире: когда объем данных от внешнего оборудования невелик, и обмен этими данными происходит не очень часто. Например, в типовых системах пожарной сигнализации (Болид или аналогичная) или в других системе сбора телеметрических данных с удаленных датчиков, мастер (пульт или ПЛК) опрашивает удаленные объекты примерно раз в секунду, объем передаваемых данных при этом не превышает нескольких десятков байт. За время между циклами опроса модем спокойно успеет передать запросы и ответы, даже если скорость обмена данными в эфире будет значительно ниже, чем по последовательному порту - несколько увеличится только время передачи данных (время ожидания запрос-ответ).

Если же поток данных по последовательному порту довольно плотный, то при более низкой пропускной способности (низкой скорости) в эфире модемы могут не успевать передавать получаемые по порту данные, начнется заполнение буфера модема. Если пропускная способность модемов в эфире на длительное время будет ниже требуемой пропускной способности по последовательному порту, буфер модема рано или поздно заполнится, начнется потеря данных.

При этом следует понимать, что под скоростью обмена данными в эфире понимается "физическая" скорость, тогда как "информационная" (полезная) скорость при этом заметно ниже физической, поскольку "полезные" данные от внешних устройств перед передачей в эфир дополняются служебными (помехоустойчивое кодирование, встроенная адресация и т.д.), кроме этого модему нужно время на включение приемопередатчика и т.д. Таким образом, полезная скорость передачи данных в эфире на практике примерно в полтора раза ниже заявленной физически. Например, при установленной скорости 9600 бод в эфире модемы обеспечат пропускную способность в канале примерно 6000 бод.

Из вышесказанного можно вывести следующую рекомендацию по установке скорости обмена данными в радиоэфире - лучше установить скорость в эфире в 2 раза выше, чем скорость по последовательному порту. Эта рекомендация актуальна не только при условии плотного трафика на последовательном порту, когда ее соблюдение принципиально необходимо, но и в других случаях (даже когда объем данных невелик и цикл опроса не частый). Более высокая скорость в эфире обеспечит помимо отсутствия проблем пропускной способностью также минимальные задержки при обмене данными.

Таким образом, при работе по последовательному порту, скажем, на скорости 9 600 бод устанавливайте скорость в эфире 19 200 бод.

Может возникнуть вопрос - почему бы не выставить максимальную скорость обмена данными в эфире? Дело в том, что скорость в эфире влияет на дальность связи - чем выше скорость, чем меньше дальность. Так что без необходимости избыточно повышать скорость в эфире не стоит, тем более, что такое повышение не даст никаких ощутимых дополнительных преимуществ по сравнению с рекомендуемым двукратным по отношению к последовательному порту повышением скорости).

Скорость обмена данными в эфире устанавливается командой $AR.

sp433-ar

Например, команда, $AR=5 установит скорость в эфире 19 200 бод при девиации частоты ±40 кГц.

Как видно из таблицы, для каждой скорости имеется возможность установить два различных значения девиации частоты - лучше устанавливать бОльшую девиацию, это повысит надежность и дальность связи при прочих равных.

Модем поддерживает также работу на скорости в эфире 76 800 бод - см. Руководство пользователя для подробностей.

Время удержания неполного пакета в буфере

Модем при получении данных по последовательному порту анализирует "паузы" между данными и если пауза превысила установленное время, модем передаст уже полученные данные в эфир. Длительность такой паузы программируется параметром $PACT.

По умолчанию $PACT=002L. Каждая единица параметра равна 5 мс (таким образом 002 соответствует 10 мс), буква L сообщает, что время паузы измеряется от последнего (last) байта данных перед паузой.

Иногда в потоке данных могут встретиться относительно длительные паузы между байтами данных - эти паузы могут быть восприняты модемом, как признак окончания пакета данных (если превысят установленную по умолчанию для модема длительность в 10 мс), что приведет к отправке полученных к этому моменту данных в эфир. Например, поступивший на вход модема пакет данных длиной в 30 байт может быть передан модемом двумя порциями (скажем, 10 и 20 байт).

При этом получатель получит все данные (прозрачность модемов с смысле сохранности данных сохраняется), но двумя пакетами с задержкой между ними. Получатель может быть не готов к такому - он может воспринять разрыв в пакете данных, как ошибку.

Чтобы исключить такую ситуацию, следует увеличить параметр $PACT модема: как уже говорилось, по умолчанию он равен 002L (2x5=10 мс с момента получения последнего байта), лучше сделать $PACT=007L (7x5=35 мс с момента получения последнего байта).

С таким значением параметра $PACT пакет данных будет разорван только при паузе между байтами длиннее 35 мс, что практически исключено.

Рабочая частота

Все модемы в одной системе должны работать на одной частоте. По умолчанию рабочая частота модемов равна 433920 кГц.

Модемы позволяют менять рабочую частоту в диапазоне от 433000 кГц до 435000 кГц, что позволяет либо уйти от помехи на той или иной частоте (или от работающего на этой частоте другого оборудования), либо организовать на одной территории несколько независимых систем из радиомодемов, работающих на разных частотах и не мешающих друг другу (аналог нескольких независимых шин RS-485).

Величина разноса частот в этом случае определяется скоростью обмена данными и девиацией частоты (см. раздел "Скорость работы модемов в радиоэфире") в радиоэфире - чем выше скорость и девиация, тем дальше нужно разносить рабочие частоты для исключения взаимного влияния. Величина разноса должна быть как минимум в 8 раз больше, чем скорость данных в эфире (при максимальной для этой скорости девиации частоты). Так, при скорости в эфире 19 200 бод следует разносить системы модемов по частоте не менее, чем на 150 кГц.

Частота меняется командой $FREQ, например: команда $FREQ=433500,433500 установит рабочую частоту 433,500 МГц. В параметрах команды указываются независимо частоты передачи и приема, но задавать следует только одинаковые значения частот и для передачи, и для приема.

Мощность передатчика

Модемы "Спектр 433" позволяют устанавливать мощность передатчика в диапазоне от 10 мВт до 90 мВт (4 значения от 0 до 3, команда $PWR). Увеличение мощности в общем случае приводит к увеличению дальности связи, тем не менее дальность в первую очередь зависит от места установки антенн и условий местности между антеннами.

Увеличением мощности можно также скомпенсировать потери радиосигнала в длинном ВЧ кабеле (от модема до антенны).

Не забывайте сохранять параметры! Модемы сохраняют все измененные за сеанс программирования параметры только при получении команды $S (в ответ модем должен ответить ОК>) - без этого при выключении питания изменения не будут сохранены. Сохранять изменения лучше в конце сеанса программирования (достаточно одной команды $S на все введенные изменения).



Если предполагается использовать модемы для связи только двух объектов между собой, то теоретически более логичным выглядит использование при этом режима "точка-точка", а не широковещательного.

Режим "точка-точка" задается программированием параметров TXID (адрес модема-получателя) модемов "крест-накрест": TXID у первого модема равен MYID (собственному адресу) второго модема и наоборот. Например, для модемов с собственными адресами MYID1=1111 и MYID2=2222 следует задать TXID1=2222 и TXID2=1111.

В режиме "точка-точка" в отличие от широковещательного режима модемы "гарантируют" доставку данных - отправив данные, модем ждет от адресата подтверждения о получении и в случае не получения подтверждения будет повторять отправку данных до получения подтверждения (количество попыток ограничивается настройкой соответствующих параметров модема).

Несмотря на то, что режим "точка-точка" выглядит более надежным (из-за наличия гарантий доставки данных) и подходящим для системы из двух объектов, в случаях, когда адресация в системе осуществляется на уровне внешнего оборудования, лучше даже в системах из двух объектов использовать широковещательный режим (без подтверждений).

Дело в том, что подтверждения доставки на уровне модемов вносит в работу системы элемент непредсказуемости и неуправляемости, что в некоторых случаях может привести к неработоспособности системы. Это связано с тем, что на работу протокола обмена данными на уровне внешнего оборудования накладывается собственный протокол обмена данными на уровне модемов.

Как правило, даже в случает системы из двух объектов, они работают по принципу "запрос-ответ". Мастер периодически посылает запросы и ждет на них ответ от слейва. Представим, что по какой-то причине один из запросов мастера не был доставлен с первого раза (помехи в радиоканале) и модем, запрограммированный на работу в режиме "точка-точка" начинает повторять его несколько раз, чтобы гарантировать доставку. Мастер при этом уже не дождался ответа на этот запрос и посылает в модем следующий запрос, который попадает в буфер модема и ждет там своей очереди на отправку (модем занят доставкой предыдущего запроса).

Таких запросов может накопиться несколько и при возобновлении связи все они будут переданы в эфир, приняты слейвом и слейв ответит на все эти запросы. Мастер может быть не готов к такой ситуации - он уже и "забыл" про неотвеченные запросы, а тут они будут получены.

В худшем случае (при достаточно продолжительном пропадании связи) может случиться также ситуация, когда полностью заполнится буфер модема и данные на входе в модем будут просто потеряны.

Таким образом, при использовании режима "точка-точка" возможны ситуации, когда время получения ответа на запрос становится непредсказуемым. Кроме этого, есть вероятность выхода системы из под контроля и потери данных - модемы могут быть заняты обеспечением гарантии доставки уже ненужных данных, а нужные данные будут становиться ненужными или вовсе теряться.

В широковещательном же режиме неуправляемых и необъяснимых ситуаций, когда модемы "живут своей жизнью", обеспечивая гарантированную доставку данных, возникнуть не может. Худшее, что может случиться в случае проблем со связью - на некоторые запросы не будут получены ответы, а при возобновлении связи работа системы автоматически и быстро возобновится.

Исходя из вышесказанного, рекомендуем использовать широковещательный режим работы между модемами - это гарантирует предсказуемую и понятную работу системы.



После программирования всех модемов системы и перед тем как устанавливать их на объекты в составе системы с внешним оборудованием, рекомендуем сначала проверить наличие радиосвязи между модемами и добиться успешной стыковки их с оборудованием в лабораторных условиях. Такая проверка "на столе" позволит обнаружить возможные проблемы и оперативно устранить их.

После этого можно провести проверку работоспособности системы уже в штатных "боевых" условиях на местности - модемы с антеннами в штатных местах на объектах.

Проверку системы с модемами можно разделить на две части - проверка связи между модемами по радио и проверка стыковки (как аппаратной, так и программной) модемов с внешним оборудованием.

Проверка связи между модемами

Для проверки связи между модемами в лабораторных условиях нужны будут 2 компьютера с терминальными программами или один компьютер с двумя СОМ-портами (или переходниками USB - RS2-32 или USB - RS-485), с каждым из которых работает терминальная программа (программу запускаем два раза, в настройках указываем разные СОМ порты). Естественно, параметры СОМ-портов программы должны быть согласованы с параметрами СОМ-портов модемов.

Пару проверяемых модемов подключаем к СОМ портам. Модемы должны быть в "рабочем" (штатном) режиме (не в командном!). В качестве антенн при проверке в лабораторных условиях (в пределах комнаты) можно использовать как штатные антенны, так и просто кусок провода (5...10 см) в антенном разъеме.

Для проверки связи отправляйте произвольные символы в окне одной терминальной программы - они должны передаться через модемы в окно второй программы, и наоборот. Если символы проходят в обе стороны - модемы настроены правильно, можно проверять их в работе с Вашим оборудованием.

Проверка стыковки модемов с оборудованием

Первым делом следует убедиться в работоспособности Вашего оборудования без модемов (по кабелю): настройте и запрограммируйте Вашу систему так, чтобы она работала в нужном режиме по проводам.

После этого следует выполнить проверку связи между модемами без внешнего оборудования, чтобы убедиться, что модемы между собой работают нормально.

Только после этих проверок можно приступать к замене проводов радиомодемами, иначе в случае проблем будет трудно разобраться, в чем дело и что не так.

В большинстве случаев беспроводная система должна заработать автоматически - убедитесь, что оборудование работает через модемы так же, как работало по проводам, после чего можно приступать к монтажу оборудования на объекты.

Если же система не заработала через радиомодемы (мастер системы показывает ошибки связи или что-то подобное), при этом работая по проводам, значит, потребуются дополнительные настройки оборудования (см. вопрос "Почему мое оборудование не заработало через радиомодемы?").



Как говорилось ранее, при работе радиомодемов в прозрачном режиме внешнее оборудование "не замечает" их и работает так же, как и по проводам (конечно, при условии правильной конфигурации модемов).

В целом это так и есть, однако, когда мы говорим о прозрачности модемов для внешнего оборудования, стоит помнить о некоторых оговорках. В некоторых случаях эти оговорки не существенны и не повлияют на работу внешнего оборудования через модемы, в других - могут оказаться причиной того, что внешнее оборудование не заработает через радиомодемы без дополнительных настроек.

Далее описаны основные причины, приводящие к тому, что система отказывается работать через модемы, и даются рекомендации по их устранению.

Естественно, предполагается, что модемы подготовлены к работе с оборудованием, а также есть уверенность, что система работает по проводам и проблемы возникают только при замене проводов модемами.

Задержки при передаче данных

Главное (и наиболее часто приводящее к тому, что оборудование "не хочет" работать через модемы) отличие работы через модемы от работы по кабелю заключается в различных задержках при передаче данных. Если при работе по кабелю задержки при передачи данных от мастера к слейву и обратно практически отсутствуют (или измеряются единицами миллисекунд), то при работе через радиомодемы эти задержки могут составлять десятки миллисекунд.

Дополнительные задержки возникают из-за того, что путь прохождения данных при работе через модемы "удлиняется": модем должен принять их в свой буфер, понять, что пакет данных кончился и можно передавать его в эфир, включить передатчик, осуществить передачу, приемный модем должен принять данные в свой буфер и выдать их на свой последовательный порт.

Для систем, построенных по топологии "звезда" (мастер - слейвы) с протоколом опроса удаленных объектов по принципу "запрос мастера - ответ слейва" наличие дополнительных задержек при работе через модемы приведет к увеличению времени между отправкой запроса мастером и получению им ответа от слейва. В протоколах таких систем практически всегда определено время (тайм-аут) ожидания мастером ответа от слейва - если ответ не получен за это время, мастер считает, что слейв не отвечает и перестает ждать от него ответа.

Вполне может оказаться, что при работе через модемы ответы от слейвов приходят с опозданием - когда мастер их уже не ждет и сообщает об отсутствии связи или неполучении ответа от слейва.

Таким образом, для исправления такой ситуации необходимо либо уменьшать задержки при передачи данных, либо увеличивать время ожидания ответов в протоколе работы системы. Если модемы сконфигурированы с учетом рекомендаций, то уменьшить задержки на уровне модемов уже не получится - остается только увеличивать время ожидания ответа в настройках мастера системы.

Как правило (практически всегда), протоколы типа ModBus предусматривают такое увеличение - мастер (пульт, ПЛК, ОРС-сервер) должен иметь возможность конфигурации временнЫх параметров протокола, так что ситуация легко разрешима.

Какие именно времена ожидания ответа устанавливать для работы через модемы? Лучше начать с заведомо большого значения (скажем, 500 мс) - если после этого система заработала, значит, проблема была именно в задержках. После этого можно при необходимости уменьшать время ожидания до тех пор, пока система продолжает надежно работать.

Если в системе используются ретрансляторы, то задержки при доставке данных через цепочку ретрансляторов будут длиннее (примерно в 2 раза на каждый ретранслятор).



Да, конечно. Мы заинтересованы в том, чтобы клиенты не просто купили наше оборудование, а чтобы оно у них работало, поэтому мы с удовольствием предоставим нужный комплект оборудования для проверки его работы в вашей системе в конкретных условиях эксплуатации.

Подробнее >>

Цены

Радиомодем «Спектр 433 DIN»9 200,00 P
Радиомодем «Спектр 433 DIN/USB»9 800,00 P
Радиомодем «Спектр 433 IP65»9 700,00 P
Радиомодем «Спектр 433 IP65 Lite»7 100,00 P