Capítulo 1: Conocimientos Básicos sobre el Cableado 485

1. ¿Qué Tipo de Cable de Comunicación Debe Usarse para el Bus RS-485?

• Cable Correcto: Siempre utilice cables de par trenzado apantallado (STP) para la comunicación RS-485. Un tipo recomendado es RVSP2*0.5 (par trenzado apantallado de dos núcleos, cada núcleo compuesto por 16 hilos de 0.2 mm). El cable apantallado reduce y elimina la capacitancia distribuida entre las líneas de comunicación y ayuda a prevenir la interferencia en modo común proveniente del entorno circundante.
• Cables Incorrectos: Muchos ingenieros cometen el error de usar cables de Categoría 5 o Categoría 5e para la comunicación RS-485. Estos cables no son adecuados debido a que:
  • Carecen de capa de apantallamiento, lo que los hace altamente vulnerables a la interferencia en modo común.
  • El diámetro del conductor (0.2 mm) es demasiado pequeño, lo que limita la distancia de transmisión y la cantidad de dispositivos que se pueden conectar.
  • Los cables de Categoría 5 están compuestos por hilos de cobre de un solo conductor, los cuales son más propensos a romperse en comparación con cables multiconductores.

Consejo Operativo: Asegúrese de que el cableado utilice cables apantallados de par trenzado con una adecuada puesta a tierra para un rendimiento óptimo. Evite el uso de cables no apantallados como Cat5e, a menos que se implementen medidas de protección adicionales.

2. ¿Por Qué es Importante la Puesta a Tierra?

• Necesidad de Puesta a Tierra: La puesta a tierra adecuada es crítica para mantener un voltaje en modo común entre -7V y +12V en el transceptor RS-485. Superar este rango puede interrumpir la comunicación o dañar el equipo. La puesta a tierra ayuda a mitigar la interferencia en modo común que podría aumentar el voltaje en modo común.
• Método de Puesta a Tierra: Todos los dispositivos en la red RS-485 (por ejemplo, máquinas, computadoras) deben estar aterrizados en un solo punto para evitar diferencias de potencial entre los dispositivos, lo que podría afectar la comunicación.

Consejo Operativo: Inspeccione regularmente su sistema de puesta a tierra para asegurar la continuidad y evitar fallas. En áreas con alta interferencia electromagnética, una puesta a tierra deficiente puede causar daños en los dispositivos o fallas en la comunicación.

3. ¿Cómo Deben Ser Ruteadas las Líneas de Comunicación RS-485?

• Recomendaciones de Ruteo: Las líneas de comunicación RS-485 deben mantenerse alejadas de cables de alta tensión. Evite correr estas líneas en paralelo con cables de energía o agruparlas, ya que las líneas de alta tensión pueden inducir ruidos que comprometan la calidad de la señal.

Consejo Operativo: En entornos industriales, coloque las líneas de comunicación RS-485 en conductos para protegerlas de interferencias eléctricas externas.

4. ¿Por Qué El Bus RS-485 Usa una Estructura de Cadena en Lugar de una Configuración en Estrella?

• Estructura de Bus: El bus RS-485 utiliza una estructura en cadena (mano a mano) en lugar de una topología en estrella. En una estructura en estrella, las señales pueden reflejarse, lo que lleva a errores de comunicación. La estructura en cadena asegura un camino continuo para las señales, minimizando este riesgo.

Consejo Operativo: Mantenga las líneas de ramificación lo más cortas posible (idealmente menos de 5 metros). Las ramificaciones largas pueden causar reflexiones de señales, interfiriendo con la comunicación. Siempre termine las ramas no utilizadas con resistores apropiados para evitar la distorsión de señales.

5. ¿Pueden Existir Conexiones Entre Dispositivos en el Bus RS-485?

• Minimización de Conexiones: Para garantizar la integridad de la señal, es crucial minimizar la cantidad de conexiones o empalmes en el cableado. Use cables continuos para toda la red. Si los empalmes son inevitables, asegúrese de que estén bien soldados, fijados de manera segura e insulados correctamente para evitar la oxidación o el aflojamiento.

Consejo Operativo: Revise regularmente las conexiones en busca de signos de desgaste o corrosión, especialmente en entornos con alta humedad o temperaturas extremas.

6. ¿Qué es la Interferencia en Modo Común vs Interferencia en Modo Diferencial? ¿Cómo se Puede Eliminar?

• Interferencia en Modo Diferencial: La comunicación RS-485 depende de la transmisión de voltaje diferencial, donde la señal se transmite entre dos líneas. La interferencia en modo diferencial ocurre entre estas dos líneas de señal y generalmente es simétrica. Para minimizarla, utilice cables de par trenzado y resistores de polarización.
• Interferencia en Modo Común: Esta interferencia ocurre entre la línea de señal y tierra. Es asimétrica y puede degradar la calidad de la señal. Para mitigar la interferencia en modo común:
  • Utilice cables de par trenzado apantallado.
  • Aterre adecuadamente la capa de apantallamiento.
  • Mantenga las líneas alejadas de fuentes de alta tensión.
  • Asegúrese de que todas las unidades estén correctamente aterrizadas.

Consejo Operativo: En áreas con campos eléctricos fuertes, utilice tubos galvanizados para proteger aún más las líneas de comunicación de interferencias.

7. ¿Cuándo Deben Añadirse Resistores de Terminal en el Bus RS-485?

• Requisitos de Resistores de Terminal: Los resistores de terminal generalmente no son necesarios a menos que la distancia de comunicación supere los 100 metros. Si es necesario, añada resistores de 120 ohmios tanto al principio como al final de la línea de comunicación para evitar reflexiones de la señal.

Consejo Operativo: Asegúrese de que los resistores estén correctamente clasificados y conectados de manera segura. No utilizar resistores puede resultar en una comunicación inestable y errores de datos.

8. ¿Cómo Extender la Distancia de Comunicación de RS-485?

• Extensión de Distancia: RS-485 soporta distancias de comunicación de hasta 1.2 kilómetros con un máximo de 32 dispositivos. Para extender el rango, utilice repetidores o concentradores RS-485. Estos dispositivos actúan como “puentes”, permitiendo múltiples segmentos de la red.
• Uso de Repetidores/Concentradores: Los repetidores dividen las grandes redes RS-485 en segmentos más pequeños, cada uno con un soporte de hasta 1.2 kilómetros y 32 dispositivos. Esto mejora la confiabilidad al aislar fallos a segmentos individuales.

Consejo Operativo: Coloque los repetidores o concentradores estratégicamente, asegurándose de que cada segmento se mantenga dentro del límite de 1.2 km.

Capítulo 2: Aclarando Conceptos Clave

1. La Distancia de Comunicación del Bus RS-485 Puede Alcanzar los 1200 Metros

• Si bien el bus RS-485 puede teóricamente soportar una distancia de comunicación de hasta 1200 metros en condiciones ideales, las distancias prácticas suelen ser más cortas debido a factores como la calidad del cable, la carga, la velocidad de transmisión y la interferencia ambiental. Siempre se debe probar el sistema para garantizar un rendimiento confiable a la distancia que se esté utilizando.

2. El Bus RS-485 Puede Comunicar con 128 Dispositivos

• RS-485 puede teoréticamente soportar hasta 128 dispositivos en un solo bus. Sin embargo, en escenarios reales, este número es a menudo poco práctico debido a la degradación de la señal, la calidad del cableado y otros factores. Se recomienda probar el sistema con el número de dispositivos requerido para asegurar un rendimiento y estabilidad óptimos.

3. El Bus RS-485 es la Estructura de Bus Industrial Más Sencilla, Estable y Madura

• El bus RS-485 es un estándar de comunicación industrial rentable y ampliamente utilizado, pero para lograr una comunicación estable, se requiere una instalación y configuración adecuadas. Aunque es uno de los sistemas más maduros, no siempre es el más fácil de implementar sin una planificación cuidadosa y la adhesión a las pautas de instalación.

Capítulo 3: Especificaciones de Construcción

1. Pares Trenzados para la Comunicación RS-485

• Práctica Esencial de Cableado: RS-485 se basa en señales diferenciales, lo que significa que los datos se transmiten comparando la diferencia de voltaje entre dos líneas de par trenzado (RS-485+ y RS-485-). Para asegurar que la señal se transmita correctamente y libre de interferencias, siempre utilice cables apantallados de par trenzado (STP).
• ¿Por qué los Pares Trenzados? El diseño de par trenzado asegura que los dos cables que transportan la señal diferencial estén expuestos a niveles similares de interferencia electromagnética (EMI) del entorno circundante, cancelando cualquier ruido externo que pueda afectar la integridad de la señal.
• ¿Por qué Apantallado? El apantallado alrededor del par trenzado es esencial para prevenir la interferencia en modo común, que puede degradar la calidad de la señal al captar ruido de fuentes externas. Los cables apantallados proporcionan una vía de señal limpia y libre de ruidos.

Consejo Accionable: Utilice cables con especificaciones adecuadas, como el RVSP2*0.5 o similares, diseñados para entornos industriales con altos niveles de ruido e interferencia. Evite usar cables no apantallados como Cat5e a menos que estén correctamente aterrizados y apantallados.

2. Estructura de Bus: Topología en Cadena

• Configuración en Cadena: RS-485 requiere una estructura en cadena (mano a mano), donde los dispositivos se conectan en serie. Esta topología es la más confiable, asegurando una comunicación estable a través de la red. Evite utilizar configuraciones en estrella o bifurcadas, ya que pueden causar reflexiones de señal, caídas de voltaje y comunicaciones no confiables.
• ¿Por qué Evitar las Configuraciones en Estrella/Bifurcadas? En una topología en estrella, la señal debe viajar por múltiples caminos, lo que puede causar reflexiones de señal y degradación de la señal. Además, la fuerza de la señal se divide entre las ramas, lo que significa que los dispositivos ubicados en los extremos de ramas largas pueden no recibir suficiente potencia de señal.

Consejo Accionable: Asegúrese de que los dispositivos estén conectados en una línea continua, sin ramificaciones ni bifurcaciones. Mantenga la distancia entre los dispositivos dentro de los límites recomendados y use repetidores o concentradores para redes más grandes o complejas.

3. Puesta a Tierra Adecuada

• Importancia de la Puesta a Tierra: La puesta a tierra adecuada es crucial para una comunicación RS-485 estable. Todo el equipo y las fuentes de alimentación en corriente alterna deben estar conectados a un terreno común para evitar bucles de tierra (diferencias de voltaje entre diferentes puntos de aterrizaje, lo que puede introducir ruido o dañar los equipos). Una mala puesta a tierra puede provocar inestabilidad en la comunicación o incluso fallas en el equipo.
• Método de Puesta a Tierra:
  • Punto de Puesta a Tierra Único: Asegúrese de que todos los dispositivos en la red RS-485 compartan un terreno común para evitar diferencias de potencial entre los dispositivos que puedan interrumpir la comunicación.
  • Puesta a Tierra de los Equipos: Cada equipo debe estar aterrizado adecuadamente. Incluso los dispositivos con puntos de tierra internos deben estar conectados al sistema de puesta a tierra principal.
  • Puesta a Tierra de la Fuente de Alimentación: La fuente de alimentación de corriente alterna también debe estar correctamente aterrizada para evitar introducir ruido en el sistema RS-485, especialmente en entornos industriales.

Consejo Accionable: Utilice un multímetro para probar regularmente la continuidad de la puesta a tierra y asegurar una conexión segura. Considere mejorar su sistema de puesta a tierra si es necesario para mejorar la estabilidad de la comunicación.

Capítulo 4: Problemas Comunes de Comunicación

1. Sin Comunicación, Sin Respuesta

• Síntomas: Los dispositivos no responden a comandos ni intentos de comunicación.
• Causas Posibles:
  • Cableado incorrecto o conexiones flojas.
  • Problemas de puesta a tierra.
  • Errores de configuración en los dispositivos (tasa de baudios incorrecta, dirección de dispositivo incorrecta).
  • Problemas de suministro de energía.
• Soluciones:
  • Verifique el cableado para asegurarse de que no haya conexiones flojas o dañadas.
  • Verifique la correcta conexión de las líneas RS-485+ y RS-485-.
  • Testee la conexión a tierra para asegurar la continuidad adecuada.
  • Asegúrese de que la tasa de baudios, la paridad y las direcciones de los dispositivos estén configuradas correctamente.

2. Se Puede Subir Datos, Pero No Descargar

• Síntomas: Los dispositivos pueden transmitir datos, pero no reciben comandos ni datos.
• Causas Posibles:
  • Cableado defectuoso o conexiones flojas en el bus RS-485.
  • Resistencia de terminación faltante o incorrecta.
  • Interferencia de señal o reflexiones.
• Soluciones:
  • Inspeccione el cableado en busca de conexiones flojas, especialmente en los puntos de terminación.
  • Asegúrese de que los resistores de terminación de 120 ohmios estén correctamente instalados en los extremos del bus.
  • Añada resistores de polarización para asegurar los niveles de voltaje adecuados en el bus.

3. Advertencias de Interferencia

• Síntomas: Errores de comunicación o corrupción de datos, a veces acompañados de advertencias de interferencia.
• Causas Posibles:
  • Interferencia electromagnética (EMI) de equipos o maquinaria cercana de alta potencia.
  • Problemas de puesta a tierra que permiten la entrada de ruido en el bus.
  • Cables o pares trenzados de baja calidad.
• Soluciones:
  • Rerute el cableado alejándolo de fuentes de alta tensión o maquinaria pesada.
  • Utilice cables apantallados de par trenzado y aterrice correctamente el apantallamiento.
  • Verifique los pares trenzados y el cableado para asegurarse de que sean de alta calidad y bien configurados.

4. Problemas Intermitentes de Comunicación

• Síntomas: La comunicación funciona de manera intermitente o bajo ciertas condiciones.
• Causas Posibles:
  • Cableado flojo o inconsistente.
  • Bus sobrecargado o demasiados dispositivos conectados.
  • Distancia excesiva entre dispositivos sin repetidores.
• Soluciones:
  • Inspeccione todas las conexiones en busca de desgaste o corrosión.
  • Asegúrese de que no haya más de 32 dispositivos conectados a un solo bus; utilice repetidores o concentradores si es necesario.
  • Para distancias largas, utilice repetidores o concentradores RS-485 para mantener la fuerza de la señal.

Capítulo 5: Métodos de Solución de Problemas

1. Asegúrese de que el Cableado y la Puesta a Tierra sean Correctos

• Revise cuidadosamente el cableado para asegurarse de que las conexiones RS-485+ y RS-485- estén bien hechas en todos los dispositivos. Verifique que todos los dispositivos compartan un punto de tierra común y que el sistema de puesta a tierra esté funcionando correctamente.

2. Método de Resistencia de Terminación

• Instale resistores de 120 ohmios en ambos extremos del bus RS-485 para prevenir reflexiones de señal, especialmente en líneas de comunicación que superen los 100 metros o cuando se utilicen velocidades altas.

3. Método de Desconexión del Sección Media

• Si la comunicación no es confiable, desconecte la sección media de la red para verificar posibles fallos en dispositivos o segmentos específicos. Esto puede ayudar a aislar el problema.

4. Método de Extracción de Cables

• Conecte temporalmente un solo cable desde un dispositivo al bus de comunicación para verificar si un dispositivo específico está causando problemas en la red. Este método puede ayudar a identificar conexiones o dispositivos defectuosos.

5. Método de Reemplazo del Conversor

• Mantenga conversores RS-485 de repuesto disponibles. Reemplácelos uno por uno para identificar si el problema está relacionado con el conversor.

6. Método de Depuración con Laptop

• Utilice una laptop con el software adecuado para probar la comunicación. Si la laptop puede conectarse a la red pero el computador del cliente no puede, el problema podría estar en el puerto serial o la configuración del software del cliente.

Capítulo 6: Mejores Prácticas

1. Use Conversores RS-485 Fiables

• Siempre adquiera conversores RS-485 de fabricantes de renombre que cuenten con certificaciones de calidad. Estos conversores están diseñados para cumplir con los estándares necesarios para mantener la integridad de la señal, la capacidad de carga y la compatibilidad de los dispositivos.

2. Siga las Especificaciones de Construcción

• Cumpla con las pautas de instalación del cableado RS-485. Si la distancia de comunicación supera los 100 metros o si el bus está muy cargado, considere usar repetidores o concentradores RS-485 para garantizar una comunicación confiable.

3. Puesta en Servicio en el Sitio

Lleve herramientas esenciales de depuración durante la instalación:

• Un multímetro para verificar los niveles de voltaje y la puesta a tierra.
• Conversores RS-485 de repuesto y resistores de terminación.
• Una laptop o computadora portátil con software de comunicación para probar la conectividad.
• Cables apantallados y materiales para abordar posibles interferencias.

Enlace: Panel de control de alarma  de la serie AS-9000 (direccionable, RS-485)