RS232 (V.24)
RS232 ist eine serielle Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle, die Daten über
Spannungspegel gegen einen gemeinsamen Bezugsleiter überträgt. Sie
verbindet genau zwei Geräte über kurze Distanz – typischerweise wenige
Meter. Weil der gemeinsame Masseweg zwingend Teil der Verbindung ist,
reagiert RS232 empfindlich auf Potenzialunterschiede zwischen den beiden
Geräten. Trotz ihres Alters ist sie an Bestandssteuerungen, Messmitteln
und Wartungszugängen weiterhin sehr verbreitet.
RS485 und RS422
RS485 überträgt Daten differenziell über ein Leitungspaar: ausgewertet
wird die Spannungsdifferenz zwischen beiden Adern, nicht der Pegel gegen
Masse. Dadurch heben sich eingekoppelte Störungen weitgehend auf, und die
Schnittstelle bleibt über deutlich größere Entfernungen brauchbar als
RS232. RS485 erlaubt zudem mehrere Teilnehmer an einem Bus. RS422 arbeitet
nach demselben Prinzip, ist aber auf eine Senderichtung je Leitungspaar
festgelegt. Beide Varianten benötigen an den Busenden einen Abschluss.
TTY / 20-mA-Stromschleife
Die 20-mA-Stromschleife – historisch als TTY bezeichnet – überträgt
Information nicht über eine Spannung, sondern über einen fließenden Strom:
Strom fließt oder er fließt nicht. Weil eingekoppelte Störspannungen den
Stromwert kaum verändern, ist die Schleife außerordentlich robust und über
große Distanzen einsetzbar. Genau eine Seite der Verbindung muss die
Schleife speisen (aktiver Betrieb), die andere schaltet den Strom nur
(passiver Betrieb). Moderne Rechner haben keinen Anschluss dafür – daher
der Bedarf an Konvertern.
CAN-Bus
CAN ist ein differenzielles Bussystem, bei dem alle Teilnehmer gleichrangig
auf derselben Leitung senden und mithören. Es gibt keinen Master, der die
Reihenfolge vorgibt; Konflikte werden über Prioritäten der Nachrichten
aufgelöst. Ursprünglich für die Fahrzeugtechnik entwickelt, ist CAN heute
in Maschinen, Antrieben und Sondermaschinenbau verbreitet. Wie bei RS485
gilt: Abschluss gehört an beide physikalischen Busenden – und nur dorthin.
Galvanische Trennung
Galvanische Trennung bedeutet, dass zwischen zwei Seiten einer Schaltung
keine leitende Verbindung besteht. Signale werden optisch oder über einen
Übertrager übermittelt, Energie über einen getrennten Wandler. Damit kann
kein Ausgleichsstrom über die Datenleitung fließen, wenn beide Geräte auf
unterschiedlichen Potenzialen liegen. In industrieller Umgebung ist das die
häufigste Ursache für sporadische Übertragungsfehler und für Ausfälle von
Schnittstellenbausteinen.
Ausführlich erklärt.
Potenzialunterschied
Ein Potenzialunterschied entsteht, wenn zwei Geräte über unterschiedliche
Wege mit Erde oder Anlagenmasse verbunden sind und zwischen diesen Punkten
eine Spannung anliegt. Ursachen sind getrennte Einspeisungen, lange
Leitungswege, Schaltvorgänge oder Störquellen wie Frequenzumrichter.
Verbindet man beide Geräte über ein Datenkabel, wird dessen Masseleitung
zum Ausgleichspfad – mit den entsprechenden Folgen für die Schnittstelle.