在PROFIBUS系統(tǒng)中終端電阻設(shè)置錯(cuò)誤、電源線布置不當(dāng)、電纜走線不當(dāng)、使用錯(cuò)誤的電纜，的問題是荷蘭一位在國(guó)際會(huì)議明確指出，同時(shí)他的總結(jié)也得到了大家的普遍認(rèn)可。

PROFIBUS，是一種國(guó)際化。開放式。不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

RS-485采用兩線差分平衡傳輸技術(shù)，其的優(yōu)勢(shì)是可以抑制噪聲。盡管如此，總線信號(hào)總會(huì)受到兩方面的干擾，一是反射，二是EMC。本期本章針對(duì)反射的產(chǎn)生和消除做一些講解，以減少產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題的幾率。同時(shí)，對(duì)總線接口方面的設(shè)計(jì)提出一些建議。

　1 正確使用終端電阻消除反射

PROFIBUS電纜的兩端應(yīng)該連接終端電阻。終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號(hào)反射。在通信過程中，有兩種原因?qū)е滦盘?hào)反射：阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。阻抗不連續(xù)：信號(hào)在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有或者阻抗很大，信號(hào)在這個(gè)地方就會(huì)引起反射。這種信號(hào)反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的，反射是來自總線自身的問題，反射就像回聲一樣，會(huì)在線路上引起許多信號(hào)的疊加，產(chǎn)生嚴(yán)重的信號(hào)干擾，尤其是在高速率傳輸時(shí)，這種情況更嚴(yán)重。終端電阻集成在PROFIBUS-DP總線連接器中，連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

從總線連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可看到，DB9頭必須接線第5、6、3、8四個(gè)引腳。其中，5腳接地，6腳接總線電源，這兩引腳將提供總線終端器的電源。這是因?yàn)橐鹦盘?hào)反射的另一個(gè)原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射，主要表現(xiàn)在通信線路處在空閑方式時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。在EIA RS-485中規(guī)定的端接電阻 Rt是以下拉電阻 Rd和上拉電阻Ru做補(bǔ)充。當(dāng)沒有站進(jìn)行傳輸時(shí)，這個(gè)補(bǔ)充迫使不同的狀態(tài)電壓趨于一個(gè)確定值。

DB9頭的第3腳接B線（紅色），第8腳接A線（綠色），這兩條線是差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸線。

在PROFIBUS插頭上，有一個(gè)進(jìn)線孔（In）和一個(gè)出線孔（Out），分別連接至前一個(gè)站和后一個(gè)站。當(dāng)各站點(diǎn)通過插頭以及網(wǎng)線連接到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，根據(jù)RS-485串口通信的規(guī)范，每個(gè)物理網(wǎng)段支持32個(gè)物理設(shè)備，且在物理網(wǎng)段終端的站點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置終端電阻保證通信質(zhì)量。而每個(gè)PROFIBUS插頭上，都內(nèi)置了終端電阻，需要時(shí)可以接入（On）和切除（Off）。當(dāng)終端電阻設(shè)置為“On”時(shí)，表示一個(gè)物理網(wǎng)段的終結(jié)，因此連接在出線端口“Out”后面的網(wǎng)段信號(hào)也將被中斷。因此，在每個(gè)物理網(wǎng)段兩個(gè)終端站點(diǎn)上的插頭，需要將網(wǎng)線連接在進(jìn)線口“In”，同時(shí)將終端電阻設(shè)置為“On”，而位于網(wǎng)段中間的站點(diǎn)需要依次將網(wǎng)線連接在進(jìn)線口“In”和出線口“Out”，同時(shí)將終端電阻設(shè)置為“Off”。

在每個(gè)PROFIBUS-DP網(wǎng)段的兩端都必須有終端電阻，但其他地方卻絕不能設(shè)置終端電阻。

需要注意的是，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)可能比較復(fù)雜，一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)可能由多個(gè)網(wǎng)段組成，網(wǎng)段之間可以使用中繼器或光纖連接模塊連接，但每個(gè)網(wǎng)段仍然是總線型結(jié)構(gòu)，在每個(gè)網(wǎng)段的兩端都需要加終端電阻。

　　2 規(guī)范線纜和布線減少反射

正確使用終端電阻可以消除大部分反射故障。但是，引起反射的另一大誘因是線纜的選擇和使用不當(dāng)，造成阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。PROFIBUS-DP規(guī)定的電纜有A型和B型兩種，如表1所示。

使用其他線纜常常造成阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配的問題，一個(gè)典型的例子就是接頭線的使用。接頭線是從主干電纜（總線線性網(wǎng)絡(luò)）上引出來的小分支（分叉），這樣的電路就是接頭線路。在PROFIBUS-DP的網(wǎng)絡(luò)接線中，對(duì)接頭線路的長(zhǎng)度有著嚴(yán)格的限制，因?yàn)榻宇^線與主干的總線阻抗不連續(xù)，容易引起總線反射。規(guī)范規(guī)定當(dāng)總線傳輸速率超過1.5 Mb/s時(shí)，不允許使用任何接頭線路。為避免使用接頭電路的出現(xiàn)，要盡量使用中繼器來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。在低速率網(wǎng)絡(luò)中，允許的接頭電路總長(zhǎng)度。

因此，在設(shè)計(jì)PROFIBUS-DP接口時(shí)，必須遵循RS-485總線輸出端到總線接線器間的距離盡可能短的原則，更不要在設(shè)備中使用“飛線”方式來連接總線。對(duì)于總線速率超過1.5 Mb/s的應(yīng)用場(chǎng)合，網(wǎng)段長(zhǎng)度不能超過100 m。同時(shí)，建議每?jī)蓚€(gè)站點(diǎn)之間的距離不要小于1 m，因?yàn)榫嚯x太近也會(huì)引起信號(hào)的反射。

　　3 總線接口設(shè)計(jì)的建議

規(guī)范的總線接口電路設(shè)計(jì)和連接是避免反射產(chǎn)生的有效措施。

（1）使用規(guī)范的總線收發(fā)器，建議使用RSM485P一類的一體化隔離收發(fā)器，使用RSM485P的典型電路。

（2）使用規(guī)范的PROFIBUS-DP線纜，非規(guī)范線纜一般與總線連接器中的終端電阻不匹配。

（3）注意總線的短路、斷路問題，接線不規(guī)范容易引起總線短路，而錯(cuò)誤的設(shè)置總線連接器的終端開關(guān)會(huì)造成總線斷路；

（4）分支接頭電路盡量避免，在產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循RS-485總線輸出端到總線接線器間的距離盡可能短的原則；

（5）正確劃分網(wǎng)段，保證各網(wǎng)段中都正確設(shè)置終端電阻；

（6）兩個(gè)站點(diǎn)間距離不可太近，建議不要小于1 m；

（7）保證總線電源的穩(wěn)定性，總線電源要求（+5 V±500 mV，≥10 mA）。

PROFIBUS-DP基于RS-485的傳輸技術(shù)應(yīng)當(dāng)注意總線信號(hào)的反射和外界EMC干擾。反射主要是使用總線類型不規(guī)范、過長(zhǎng)的接頭線、終端設(shè)置不當(dāng)?shù)纫鸬淖杩共贿B續(xù)和不匹配造成。合理的設(shè)計(jì)總線接口、使用規(guī)范的線纜、正確的設(shè)置終端是消除反射的有效手段。

PROFIBUS的優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造。過程控制和自動(dòng)化等。PROFIBUS開放性和不依賴于廠商的通信的設(shè)想，已在10多萬成功應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)。