在PROFIBUS系統(tǒng)中終端電阻設置錯誤、電源線布置不當、電纜走線不當、使用錯誤的電纜，的問題是荷蘭一位在國際會議明確指出，同時他的總結也得到了大家的普遍認可。

PROFIBUS，是一種國際化。開放式。不依賴于設備生產商的現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范圍內選擇且當總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設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，其的優(yōu)勢是可以抑制噪聲。盡管如此，總線信號總會受到兩方面的干擾，一是反射，二是EMC。本期本章針對反射的產生和消除做一些講解，以減少產品在現(xiàn)場出現(xiàn)問題的幾率。同時，對總線接口方面的設計提出一些建議。

　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反射。在通信過程中，有兩種原因導致信號反射：阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。阻抗不連續(xù)：信號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，信號在這個地方就會引起反射。這種信號反射的原理，與光從一種媒質進入另一種媒質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，會在線路上引起許多信號的疊加，產生嚴重的信號干擾，尤其是在高速率傳輸時，這種情況更嚴重。終端電阻集成在PROFIBUS-DP總線連接器中，連接器內部結構。

從總線連接器內部結構可看到，DB9頭必須接線第5、6、3、8四個引腳。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。這是因為引起信號反射的另一個原因是數(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，整個網(wǎng)絡數(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做補充。當沒有站進行傳輸時，這個補充迫使不同的狀態(tài)電壓趨于一個確定值。

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

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。當各站點通過插頭以及網(wǎng)線連接到網(wǎng)絡上時，根據(jù)RS-485串口通信的規(guī)范，每個物理網(wǎng)段支持32個物理設備，且在物理網(wǎng)段終端的站點應該設置終端電阻保證通信質量。而每個PROFIBUS插頭上，都內置了終端電阻，需要時可以接入（On）和切除（Off）。當終端電阻設置為“On”時，表示一個物理網(wǎng)段的終結，因此連接在出線端口“Out”后面的網(wǎng)段信號也將被中斷。因此，在每個物理網(wǎng)段兩個終端站點上的插頭，需要將網(wǎng)線連接在進線口“In”，同時將終端電阻設置為“On”，而位于網(wǎng)段中間的站點需要依次將網(wǎng)線連接在進線口“In”和出線口“Out”，同時將終端電阻設置為“Off”。

在每個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置終端電阻。

需要注意的是，現(xiàn)場網(wǎng)絡可能比較復雜，一個完整的網(wǎng)絡可能由多個網(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，但每個網(wǎng)段仍然是總線型結構，在每個網(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，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）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)絡接線中，對接頭線路的長度有著嚴格的限制，因為接頭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)定當總線傳輸速率超過1.5 Mb/s時，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展網(wǎng)絡。在低速率網(wǎng)絡中，允許的接頭電路總長度。

因此，在設計PROFIBUS-DP接口時，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，更不要在設備中使用“飛線”方式來連接總線。對于總線速率超過1.5 Mb/s的應用場合，網(wǎng)段長度不能超過100 m。同時，建議每兩個站點之間的距離不要小于1 m，因為距離太近也會引起信號的反射。

　　3 總線接口設計的建議

規(guī)范的總線接口電路設計和連接是避免反射產生的有效措施。

（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，而錯誤的設置總線連接器的終端開關會造成總線斷路；

（4）分支接頭電路盡量避免，在產品模具設計和PCB設計時應遵循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)段中都正確設置終端電阻；

（6）兩個站點間距離不可太近，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的傳輸技術應當注意總線信號的反射和外界EMC干擾。反射主要是使用總線類型不規(guī)范、過長的接頭線、終端設置不當?shù)纫鸬淖杩共贿B續(xù)和不匹配造成。合理的設計總線接口、使用規(guī)范的線纜、正確的設置終端是消除反射的有效手段。

PROFIBUS的優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準EN50170作保證，并經實際應用驗證具有普遍性。目前已應用的領域包括加工制造。過程控制和自動化等。PROFIBUS開放性和不依賴于廠商的通信的設想，已在10多萬成功應用中得以實現(xiàn)。