PRFOBUS接頭及終端電阻

插頭用于連接ROFIBUS電纜和PROFIBUS的站點。

在PROFIBUS插頭上，有一個進線孔（In）和一個出線孔（Out），分別連接至前一個站和后一個站。

1.每個物理網段兩個終端站點上的插頭，需要將網線連接在進線口“In”，同時將終端電阻設置為“On”（如圖2）

2.位于網段中間的站點，需要依次將網線連接在進線口“In”和出線口“Out”，同時將終端電阻設置為（如圖2）

3.為了便于系統診斷和維護，建議至少每個網段的兩個終端站點處的插頭盡量使用帶編程口的（如圖1中左側接頭）

圖2 PROFIBUS插頭的連接和設置

4. 對于總線中終端設備采用接線方式連接（非profibus接頭）,采用如圖6所示自行連接終端電阻，或采用條目6中的有源終端電阻。

圖3 終端電阻的組成

5.當處于終端位置的設備掉站或人為關閉時，標準接頭上的電阻也隨之失效。因此整體網絡在此終端將缺失終端電阻，并可能導致整體網絡的故障。

西門子提供有源終端電阻（6ES7 972-0DA00-0AA0）確保此終端位置的電阻一直有效。

CPU能否放置在總線網絡的中間位置？

可以。如圖所示，注意CPU放在中間位置時，終端電阻撥到OFF。

Profibus電纜斷了或者不夠長，能否延長？

可以延長。需要把兩根電纜接起來，不能簡單的把兩根銅芯擰起來，因為這樣會破壞電纜的特征阻抗，將會導致通訊問題。

1.可使用下圖中的一對接頭來連接兩根需要接起來的電纜。

2.也可使用中繼器連接。

Profibus總線安裝規范

這里就PROFIBUS安裝的注意事項進行介紹，同時會結合一些現場的實例加以說明。

注意事項：

?每個網絡理論上最多可連接127個物理站點，其中包括主站、從站以及中繼設備；

?每個網段支持32個物理設備（節點），超過此數量需要增加485中繼器，每個網絡最多9個中繼器。

485中繼器的接線及使用請參看：485中繼器使用入門

?網絡支持多主站，但在同一網絡中，不建議多于3個主站；

?一般0是PG的地址，1～2為主站地址，126為某些從站默認的地址，127是廣播地址，因而這些地址一般不再分配給從站，故DP從站最多可連接124個，站號設置一般為 3~125。

網絡布線的規則

選擇標準PROFIBUS通訊電纜

標準PROFIBUS通訊電纜的特性阻抗為150歐姆，這與PB頭的終端電阻設置為“ON”時的終端電阻值剛好匹配，如果選擇普通的電纜，其特性阻抗與終端電阻很可能不匹配，則通訊性能將會受到影響；

標準的PROFIBUS電纜往往是雙層屏蔽的，屏蔽效果比較好。另外，標準通訊電纜是雙絞的，因而對于信號在電纜內傳輸時自身產生的干擾也能夠起到自我抑制的作用。

屏蔽層多點接地

PROFIBUS電纜在插頭內接線時，須將屏蔽層剝開，壓在插頭內的金屬部分，該金屬部分與當Sub-D插頭外部的金屬部分相連，當將插頭插在CPU或者ET200M等設備的DP口上時，則通過設備連接到了安裝底板，而安裝底板一般是連接在柜殼上并接地的，從而實現了屏蔽層的接地。

由于接地有利于保護PLC設備以及DP通訊口，因此對于所有的PROFIBUS站點都要求進行接地處理，即“多點接地”。

布線規則（重要）

a.不同電壓等級的電纜分線槽布線

高電壓，大電流的動力電纜，與小電壓和小電流的電纜應該是分線槽布線，同時線槽應蓋上蓋板，盡量全封閉；如果現場無法分線槽布線，則將兩類電纜盡量遠離，中間加金屬隔板進行隔離，同時金屬線槽要做接地處理（圖6）。

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圖8 電纜槽架以及電纜在線槽內的處理

電纜槽架之間也的連接應該保證用金屬連接部件大面積連接處理，同時注意“接地”的連接

b.通訊電纜單獨在線槽外布線時，可根據情況采用穿金屬管的方式，這樣既可以保護通訊電纜不被損壞，對于防止EMC的干擾也有好處，但注意外部的金屬管需要接地

電纜通訊直接暴露在外面，很容易被壓斷，類似情況可考慮局部或者全部穿管。

c. 通訊電纜與動力電纜避免長距離平行布線

由于平行布線的兩根電纜之間需要考慮空間電容耦合，因此為了避免相互之間的影響，應避免平行布線（圖10）。

通訊電纜不僅沒有滿足a. 或 b. 兩條原則，反而與比較大的動力電纜平行布線，這會導致該電纜比較容易受到動力電纜的干擾。

可以交叉布線：

兩根交叉布線的電纜相互之間不會因為容性耦合而產生干擾。

d.盡量將電纜貼近大面積的金屬板

通訊電纜應與大面積的金屬板或“地平面”貼近。

e.通訊電纜過長時，不要形成環狀

此時如果有磁力線從環中間穿過時，根據“右手定律”，容易產生干擾信號。

盡管背板是比較大的金屬板，但由于項目已經完成，因而不存在電纜長度變化的可能，因此還是建議用戶將過長的電纜剪短，放入柜內的電纜槽內。

f.通訊線連接的設備應做等電勢連接

PROFIBUS 連接的站點可能分布較廣，為了保證通訊的質量，一般要求所有通訊站點都應該處于同一個電壓等級上，即應當都是“等電勢”的（圖13）。

圖13 通訊站點之間應做“等電勢”處理

如果兩個站點的“地”之間不等電勢，則當兩個設備分別各自接地時，將會在兩個接地點之間產生電勢差，此時電流會流過通訊電纜的屏蔽層，從而對通訊產生影響。因此應該在兩個設備之間進行等電勢的綁定。

可以用等勢線將兩個設備的“地”進行連接，等勢線的規格為：銅 6mm2 ，鋁 16mm2，鋼 50mm2 。

當然，這里不是要求所有的現場都需要增加額外的等勢線而增加成本，只是建議在出現接地點電勢不相等的情況時，如果影響到通訊，或者可能造成設備損壞，則應當想辦法加以改進。

如果由于接地點本身的原因造成了通訊不穩定，比如某個系統的“地”本身存在著很強的干擾，則在此處將屏蔽層接地反而會對PROFIBUS通訊造成影響，因而此時應該考慮首先處理好“地”，然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。

為現場設備提供一個良好的“地”以及進行正確的“接地”是提高EMC特性的前提（圖14）。

圖14 系統進行良好的接地設計和實施

g.通訊線在電柜內的布線

通訊電纜在電柜內布線時，也應該遵循之前的原則，即遠離干擾源。

在柜內的走線應當進行精心的設計，盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線槽內走線，同時，不要在柜內形成“環”，特別要避免將變頻器等干擾源包圍在“環”內。

通訊電纜的屏蔽層在電柜內的處理

?首先是PROFIBUS插頭，除了之前介紹的，需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分外，還需要注意屏蔽層不要剝開的太長，否則會暴露在空間，成為容易受干擾的“天線”。

?通訊電纜的屏蔽層在進/出電氣柜時，都應該進行屏蔽層接地處理

屏蔽層應該保證與接地銅排進行大面積的接觸（圖17）。

圖17屏蔽層的接地

通訊電纜在進/出電柜時，都應該將電纜的屏蔽層進行接地處理。這樣避免外部的干擾信號進入電柜，同時也避免柜內產生的干擾對外部設備造成影響。

如果通訊電纜在柜內需要經過端子進行連接，則屏蔽層最好在端子排的兩側分別進行連接，

圖19通訊電纜通過端子連接時的屏蔽層處理

而此時應當避免的做法是將屏蔽層剝開，擰成一根連接到端子（圖20），這種方式在EMC領域有個名稱叫做“豬尾巴”。

圖20 屏蔽電纜接頭處的“豬尾巴效應”

在現場的連接中，如果將屏蔽層剝開過長，則通訊電纜將有很長一段沒有被屏蔽層“保護”，而屏蔽層擰成一根后將形成天線，更容易將干擾引入系統。

過壓保護

如果使用場合存在過壓的危險，請在柜外采用直埋電纜，同時在柜內、柜外的電纜上采用過壓保護裝置。

如果存在雷擊，請參照防雷設計標準進行防雷的設計。

圖22 過壓保護裝置

減小變頻器等干擾源設備對通訊的影響

變頻器等比較大功率的設備除了通過干擾電源、通過空間輻射干擾影響設備正常運行外，隨著變頻器等設備具有PROFIBUS通訊的能力，這些設備產生的干擾也有可能直接進入通訊系統，因而應該對變頻器進行EMC的處理。

首先是變頻器的安裝。在電柜內，盡量用鍍鋅底板替代噴漆底板做為安裝背板，以改善EMC特性。

變頻器的出線，都應該進行相應的EMC處理，比如采用通訊電纜采用屏蔽電纜接地，動力電纜采用屏蔽電纜接地或者采用鐵氧體磁環進行濾波處理等。

審核編輯：郭婷