Złącza D-Sub i ich praktyczne zastosowanie we współczesnym przemyśle

Oczekiwania odnośnie komunikacji między wykorzystywanymi urządzeniami przemysłowymi zmieniały się na przestrzeni lat, a wraz z nimi pojawiały się nowe technologie. Obecnie w nowych rozwiązaniach przewodowych króluje Ethernet. Pozwala on na bardzo szybki transfer danych i opiera się na tanich podzespołach. Zanim jednak tzw. skrętka zawitała na stałe w halach przemysłowych, dominowały tam połączenia oparte o złącza D-Sub.

D-Sub (D-subminiature) to cała rodzina złączy wykorzystywanych do komunikacji między urządzeniami elektronicznymi. "D" w nazwie pochodzi od charakterystycznego kształtu samej wtyczki czy gniazda, przypominającego literę D. Istnieje wiele rodzajów wtyków D-Sub. Najmniejsze w wersji standardowej mają 9 pinów, największe – 104 piny.

Historia złączy D-Sub sięga kilkudziesięciu lat, a mimo to po dziś dzień są dość szeroko stosowane. Wynika to po części z tego, że w wielu miejscach stale wykorzystywane są urządzenia wyprodukowane w zeszłym stuleciu. Najpopularniejszym zastosowaniem złączy D-Sub jest komunikacja przy użyciu interfejsów RS-232 i RS-485. Pozwalają one na budowanie mniej lub bardziej rozległych sieci połączeń między urządzeniami stosowanymi w halach przemysłowych. RS-232 wykorzystywany był w przeszłości głównie do podłączania do komputera urządzeń końcowych i różnych urządzeń peryferyjnych, takich jak na przykład drukarki czy klawiatury. Służył on także do łączenia komputera z modemem. W codziennym użyciu wyparły go stosowane obecnie na szeroką skalę USB oraz Ethernet.

D-Sub to także wtyczka VGA służąca do podłączania monitorów. Standard ten został wyparty początkowo przez gniazdo DVI, ale z czasem najpopularniejszym złączem, przez które do komputera podłączano monitory stało się HDMI.

Złącza D-Sub i interfejsy RS-232 i RS-485

W przemyśle RS-232 wciąż znajduje jednak zastosowanie i nadal służy do komunikacji komputera z modułami sterowników PLC czy z panelami HMI. Ma on jednak pewną wadę. Ze względu na fakt, że przekazywane sygnały napięciowe –3… –15 V to logiczne "1", +3…+15 V to logiczne "0", wykorzystanie RS-232 jest możliwe na odcinkach do 15 metrów i z prędkością do 20 Kbit/s. Początkowo RS-232 służył do wykorzystania protokołu Modbus, z czasem jednak funkcję tę przejął RS-485.

RS-485 jest w pewnym sensie rozwinięciem interfejsu RS- 232. Pozwala on na przesyłanie danych w formie magistrali, pomiędzy wieloma urządzeniami. Jest szybszy od wspomnianego wcześniej interfejsu oraz cechuje się większą odpornością na zakłócenia. RS-485 może pracować z prędkością 35 Mbit/s na długości do 10 metrów, ale w zależności od potrzeb, pojedynczy przewód może mieć nawet 1200 m. Wówczas prędkość transmisji spada do 100 Kbit/s, ale nadal jest to prędkość kilkukrotnie wyższa niż w przypadku RS-232. Ponadto przy użyciu protokołu RS-485 połączyć można 32 urządzenia. Gdy to nie wystarcza, repeater pozwala na dołączenie dodatkowych urządzeń działających w jednej linii lub zwiększyć odległość, która może dzielić poszczególne urządzenia o kolejnych 1200 m.

W odróżnieniu od RS-232, 485 korzysta z transmisji różnicowej, co pozwala działać na większych dystansach, bo wpływ zakłóceń jest minimalizowany. Logiczne "1" w przypadku RS- -485 to wartość poniżej –200 mV, zaś "0" pojawia się, gdy napięcie wynosi więcej niż +200 mV.

Zastosowanie złączy D-Sub w przemyśle

Ze względu na fakt, że w wielu przypadkach sieć oparta o protokoły RS-232 lub RS-485 wciąż spełnia swoje zadania, na złącza D-Sub stale jest popyt. Wiele starszych maszyn nadal spełnia swoje zadania i nie ma potrzeby przebudowywać tego, co działa bez zarzutu. Oprócz sieci Modbus RTU, RS-232 i RS-485, a więc pośrednio i złącza D-Sub, wykorzystywane są w sieciach Profibus DP. Poza tym są one wykorzystywane do sterowania wszędzie, gdzie nie ma potrzeby przekazywania złożonych komend. Doskonałym przykładem tego typu rozwiązania jest sterowanie wyspami zaworowymi.

Charakterystycznym elementem złącza D-Sub są śruby znajdujące się po obu stronach wtyczki. Pomagają one w odpowiednim zamocowaniu wtyczki w gnieździe, ale także zabezpieczają przed przypadkowym wypięciem jej z gniazda. Jest to jeden z powodów, dla których złącza D-Sub są nadal powszechnie spotykane w branży kolejowej.

Przyszłość złączy D-Sub w przemyśle

Postęp to rzecz niezbędna, a innowacje wdrażane w przemyśle mają ogromną wagę. Trudno powiedzieć, by komunikacja przy użyciu mających już kilkadziesiąt lat protokołów i korzystających ze złączy D-Sub, była gorsza od nowszych rozwiązań, bo wymagania w tym obszarze są inne. Trzeba też zauważyć, że w branży przemysłowej rewolucje przychodzą znacznie wolniej, niż mogłoby się to wydawać. Innowacyjność wiąże się często z bardzo dużymi kosztami i pewnym ryzykiem, na które nie każda firma może sobie pozwolić. Zmiany technologiczne mogą wymuszać także modyfikacje w organizacji pracy i infrastrukturze budynku. Z tego względu, mimo upływających lat, wiele urządzeń wciąż korzysta z, mogłoby się wydawać, przestarzałych technologii. Mało tego – wciąż produkowane są nowe urządzenia, z którymi można komunikować się przez złącza D-Sub. Pozwala to na prostą wymianę elementów, które zostały włączone do sieci przed laty, na nowe, bez konieczności zmiany sposobu komunikacji, na przykład na skrętkę.

TME
tel. 42 645 55 55
www.tme.eu