PROFIBUS傳輸技術(shù)
PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類型：
（1）用于DP和FMS的RS485傳輸。
（2）用于PA的IEC1158－2傳輸。
（3）光纖
1． 用于DP／FMS的RS485傳輸技術(shù)
由于DP與FMS系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線訪問協(xié)議，因而，這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時(shí)操作。
RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱之為H2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征：
（1） 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€性總線，兩端有有源的總線終端電阻。
（2） 傳輸速率：9.6K bit /s12M bit/ s
（3） 介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）。
（4） 站點(diǎn)數(shù)：每分段32個(gè)站（不帶中繼），可多到127個(gè)站（帶中繼）。
（5） 插頭連接：最好使用9針D型插頭。
2． RS－485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)
（1） 全部設(shè)備均與決線連接。
（2） 每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主站或站）。
（3） 每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差。兩個(gè)總線終端電阻必須永遠(yuǎn)有電源。
（4） 當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段。串聯(lián)的中繼器一般不超過3個(gè)。
（注：中繼器沒有站地址，但被計(jì)算機(jī)在每段的最多站數(shù)中）
（5） 電纜最大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。如使用A型電纜，則傳輸速率與長(zhǎng)度如下：
波特率：（K bit/s）9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200
距離／段（M） 1200 1200 1200 1000 400 200 100
（6） A型電纜參數(shù)：
阻抗：135－165Ω 電容：＜30 pf / m 回路電阻：110Ω
線規(guī)：0.64mm 導(dǎo)線面積：＞0.34mmΩ
（7） RS－485的傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)最好使用9針D型插頭。
（8） 當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車制造業(yè)）下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜,屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。
（9） 如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。另外建議數(shù)據(jù)線必須與高壓線隔離。
（10） 超過500K bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)應(yīng)避免使用短截線段，應(yīng)使用市場(chǎng)上現(xiàn)有的插頭可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線插頭連接可在任何時(shí)候接通或斷開而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。
3用于PA的IEC1158－2傳輸技術(shù)
（1） 數(shù)據(jù)IEC1158－2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS－PA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本征安全性，并通過總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。
（2） IEC1158－2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。
（3） IEC1158－2技術(shù)用于PROFIBUS－PA，其傳輸以下列原理為依據(jù)：
①． 每段只有一個(gè)電源作為供電裝置。
②． 當(dāng)站收發(fā)信息時(shí)，不向總線供電。
③． 每站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所消耗的為常量穩(wěn)態(tài)基本電流。
④． 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其作用如同無源的電流吸收裝置。
⑤． 主總線兩端起無源終端線作用。
⑥． 允許使用線性．樹型和星型網(wǎng)絡(luò)。
⑦． 為提高可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)可采用冗余的總線段。
⑧． 為了調(diào)制的目的，假設(shè)每個(gè)部線站至少需用10mA基本電流才能使設(shè)備啟動(dòng)。通信信號(hào)的發(fā)生是通過發(fā)送設(shè)備的調(diào)制，從±9mA到基本電流之間。
（4） IEC1158－2傳輸技術(shù)特性：
①． 數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)字式．位同步．曼徹斯特編碼。
②． 傳輸速率：31.25K bit /s，電壓式。
③． 數(shù)據(jù)可靠性：前同步信號(hào),采用起始和終止限定符避免誤差。
④． 電纜：雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式。
⑤． 遠(yuǎn)程電源供電：可選附件，通過數(shù)據(jù)線。
⑥． 防爆型：能進(jìn)行本征及非本征安全操作。
⑦． 拓?fù)洌壕€型或樹型，或兩者相結(jié)合。
⑧． 站數(shù)：每段最多32個(gè)，總數(shù)最多為126個(gè)。
⑨． 中繼器：最多可擴(kuò)展至4臺(tái)。
4．IEC1158傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)
（1）分段藕合器將IEC1158－2傳輸技術(shù)總線段與RS－485傳輸技術(shù)總線段連接。藕合器使RS－485信號(hào)與IEC1158－2信號(hào)相適配。它們?yōu)楝F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程電源供電，供電裝置可限制IEC1158－2總線的電流和電壓。
（2）PROFIBUS－PA的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆袠湫秃途€型結(jié)構(gòu)，或是兩種拓?fù)涞幕旌稀?BR> （3）現(xiàn)場(chǎng)配電箱仍繼續(xù)用來連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并放置總線終端電阻器。采用樹型結(jié)構(gòu)時(shí)連在現(xiàn)場(chǎng)線分段的全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都并聯(lián)地接在現(xiàn)場(chǎng)配電箱上。
(4)建議使用下列參考電纜，也可使用更粗截面導(dǎo)體的其它電纜。
①． 電纜設(shè)計(jì)：雙絞線屏蔽電纜
②． 導(dǎo)線面積（額定值）：0.8mm2(AWG18)
③． 回路電阻（直流）：44Ω／Km
④． 阻抗（31.25千赫時(shí)）：100Ω±20％
⑤． 39千赫時(shí)衰減：3dB/Km
⑥． 電容不平衡度：2nF/Km
（5）主總線電纜的兩端各有一個(gè)無源終端器，內(nèi)有串聯(lián)的RC元件，R＝100Ω，C＝1цF。當(dāng)總線站極性反向連接時(shí)，它對(duì)總線的功能不會(huì)有任何影響。
（6） 連接到一個(gè)段上的站數(shù)目最多是32個(gè)。如果使用本征安全型及總線供電，站的數(shù)量將進(jìn)一步受到限制。即使不需要本征安全性，遠(yuǎn)程供電裝置電源也要受到限制。
（7） 線路最長(zhǎng)長(zhǎng)度的確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先計(jì)算一下電流的需要，根據(jù)以下參數(shù)（2－2）選用一種供電電源單元，再根據(jù)以下參數(shù)中（2－3）線的長(zhǎng)度確定選用哪種電纜。
（2－2）：標(biāo)準(zhǔn)供電裝置（操作值）
型號(hào) 應(yīng)用領(lǐng)域 供電電壓 供電最大電流 最大功率 典型站數(shù)
Ⅰ EEx ia/ibⅡC 13.5V 110mA 1.8W 8
Ⅱ EEx ia/IbⅡC 13.5V 110mA 1.8W 8
Ⅲ EEx ia/IbⅡB 13.5V 250mA 4.2W 22
Ⅳ 不具有本征安全 24V 500mA 12W 32
（備注：假設(shè)每個(gè)設(shè)備耗電10mA。）
（２－３）：IEC1158-2傳輸設(shè)備的線路長(zhǎng)度
供電裝置 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型 Ⅴ型 Ⅵ型
供電電壓（Ｖ） 13.5 13.5 13.5 ２４ ２４ ２４
Σ所需電流（mA） ≤110 ≤110 ≤250 ≤110 ≤250 ≤500
Ｑ＝0.8mm2的導(dǎo)線長(zhǎng)度（m） ≤900 ≤900 ≤400 ≤1900 ≤1300 ≤650
Ｑ＝1.5mm2的導(dǎo)線長(zhǎng)度（m） ≤1000 ≤1500 ≤500 ≤1900 ≤1900 ≤1900
(8)外接電源：如果外接電源設(shè)備，根據(jù)EN500200標(biāo)準(zhǔn)帶有適當(dāng)?shù)母綦x裝置，將總線供電設(shè)備與外接電源設(shè)備連在本征安全總線上是允許的。
5.光纖傳輸技術(shù)
（１）PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體,以增加高速傳輸?shù)木嚯x。
（２）可使用兩種光纖導(dǎo)體，一是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50米情況下使用，另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離小于1公里米情況下使用。
（３）許多廠商提供專用總線插頭可將RS－485信號(hào)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)成RS-485信號(hào)。
（1）用于DP和FMS的RS485傳輸。
（2）用于PA的IEC1158－2傳輸。
（3）光纖
1． 用于DP／FMS的RS485傳輸技術(shù)
由于DP與FMS系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線訪問協(xié)議，因而，這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時(shí)操作。
RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱之為H2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征：
（1） 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€性總線，兩端有有源的總線終端電阻。
（2） 傳輸速率：9.6K bit /s12M bit/ s
（3） 介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）。
（4） 站點(diǎn)數(shù)：每分段32個(gè)站（不帶中繼），可多到127個(gè)站（帶中繼）。
（5） 插頭連接：最好使用9針D型插頭。
2． RS－485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)
（1） 全部設(shè)備均與決線連接。
（2） 每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主站或站）。
（3） 每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差。兩個(gè)總線終端電阻必須永遠(yuǎn)有電源。
（4） 當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段。串聯(lián)的中繼器一般不超過3個(gè)。
（注：中繼器沒有站地址，但被計(jì)算機(jī)在每段的最多站數(shù)中）
（5） 電纜最大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。如使用A型電纜，則傳輸速率與長(zhǎng)度如下：
波特率：（K bit/s）9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200
距離／段（M） 1200 1200 1200 1000 400 200 100
（6） A型電纜參數(shù)：
阻抗：135－165Ω 電容：＜30 pf / m 回路電阻：110Ω
線規(guī)：0.64mm 導(dǎo)線面積：＞0.34mmΩ
（7） RS－485的傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)最好使用9針D型插頭。
（8） 當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車制造業(yè)）下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜,屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。
（9） 如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。另外建議數(shù)據(jù)線必須與高壓線隔離。
（10） 超過500K bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)應(yīng)避免使用短截線段，應(yīng)使用市場(chǎng)上現(xiàn)有的插頭可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線插頭連接可在任何時(shí)候接通或斷開而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。
3用于PA的IEC1158－2傳輸技術(shù)
（1） 數(shù)據(jù)IEC1158－2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS－PA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本征安全性，并通過總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。
（2） IEC1158－2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。
（3） IEC1158－2技術(shù)用于PROFIBUS－PA，其傳輸以下列原理為依據(jù)：
①． 每段只有一個(gè)電源作為供電裝置。
②． 當(dāng)站收發(fā)信息時(shí)，不向總線供電。
③． 每站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所消耗的為常量穩(wěn)態(tài)基本電流。
④． 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其作用如同無源的電流吸收裝置。
⑤． 主總線兩端起無源終端線作用。
⑥． 允許使用線性．樹型和星型網(wǎng)絡(luò)。
⑦． 為提高可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)可采用冗余的總線段。
⑧． 為了調(diào)制的目的，假設(shè)每個(gè)部線站至少需用10mA基本電流才能使設(shè)備啟動(dòng)。通信信號(hào)的發(fā)生是通過發(fā)送設(shè)備的調(diào)制，從±9mA到基本電流之間。
（4） IEC1158－2傳輸技術(shù)特性：
①． 數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)字式．位同步．曼徹斯特編碼。
②． 傳輸速率：31.25K bit /s，電壓式。
③． 數(shù)據(jù)可靠性：前同步信號(hào),采用起始和終止限定符避免誤差。
④． 電纜：雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式。
⑤． 遠(yuǎn)程電源供電：可選附件，通過數(shù)據(jù)線。
⑥． 防爆型：能進(jìn)行本征及非本征安全操作。
⑦． 拓?fù)洌壕€型或樹型，或兩者相結(jié)合。
⑧． 站數(shù)：每段最多32個(gè)，總數(shù)最多為126個(gè)。
⑨． 中繼器：最多可擴(kuò)展至4臺(tái)。
4．IEC1158傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)
（1）分段藕合器將IEC1158－2傳輸技術(shù)總線段與RS－485傳輸技術(shù)總線段連接。藕合器使RS－485信號(hào)與IEC1158－2信號(hào)相適配。它們?yōu)楝F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程電源供電，供電裝置可限制IEC1158－2總線的電流和電壓。
（2）PROFIBUS－PA的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆袠湫秃途€型結(jié)構(gòu)，或是兩種拓?fù)涞幕旌稀?BR> （3）現(xiàn)場(chǎng)配電箱仍繼續(xù)用來連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并放置總線終端電阻器。采用樹型結(jié)構(gòu)時(shí)連在現(xiàn)場(chǎng)線分段的全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都并聯(lián)地接在現(xiàn)場(chǎng)配電箱上。
(4)建議使用下列參考電纜，也可使用更粗截面導(dǎo)體的其它電纜。
①． 電纜設(shè)計(jì)：雙絞線屏蔽電纜
②． 導(dǎo)線面積（額定值）：0.8mm2(AWG18)
③． 回路電阻（直流）：44Ω／Km
④． 阻抗（31.25千赫時(shí)）：100Ω±20％
⑤． 39千赫時(shí)衰減：3dB/Km
⑥． 電容不平衡度：2nF/Km
（5）主總線電纜的兩端各有一個(gè)無源終端器，內(nèi)有串聯(lián)的RC元件，R＝100Ω，C＝1цF。當(dāng)總線站極性反向連接時(shí)，它對(duì)總線的功能不會(huì)有任何影響。
（6） 連接到一個(gè)段上的站數(shù)目最多是32個(gè)。如果使用本征安全型及總線供電，站的數(shù)量將進(jìn)一步受到限制。即使不需要本征安全性，遠(yuǎn)程供電裝置電源也要受到限制。
（7） 線路最長(zhǎng)長(zhǎng)度的確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先計(jì)算一下電流的需要，根據(jù)以下參數(shù)（2－2）選用一種供電電源單元，再根據(jù)以下參數(shù)中（2－3）線的長(zhǎng)度確定選用哪種電纜。
（2－2）：標(biāo)準(zhǔn)供電裝置（操作值）
型號(hào) 應(yīng)用領(lǐng)域 供電電壓 供電最大電流 最大功率 典型站數(shù)
Ⅰ EEx ia/ibⅡC 13.5V 110mA 1.8W 8
Ⅱ EEx ia/IbⅡC 13.5V 110mA 1.8W 8
Ⅲ EEx ia/IbⅡB 13.5V 250mA 4.2W 22
Ⅳ 不具有本征安全 24V 500mA 12W 32
（備注：假設(shè)每個(gè)設(shè)備耗電10mA。）
（２－３）：IEC1158-2傳輸設(shè)備的線路長(zhǎng)度
供電裝置 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型 Ⅴ型 Ⅵ型
供電電壓（Ｖ） 13.5 13.5 13.5 ２４ ２４ ２４
Σ所需電流（mA） ≤110 ≤110 ≤250 ≤110 ≤250 ≤500
Ｑ＝0.8mm2的導(dǎo)線長(zhǎng)度（m） ≤900 ≤900 ≤400 ≤1900 ≤1300 ≤650
Ｑ＝1.5mm2的導(dǎo)線長(zhǎng)度（m） ≤1000 ≤1500 ≤500 ≤1900 ≤1900 ≤1900
(8)外接電源：如果外接電源設(shè)備，根據(jù)EN500200標(biāo)準(zhǔn)帶有適當(dāng)?shù)母綦x裝置，將總線供電設(shè)備與外接電源設(shè)備連在本征安全總線上是允許的。
5.光纖傳輸技術(shù)
（１）PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體,以增加高速傳輸?shù)木嚯x。
（２）可使用兩種光纖導(dǎo)體，一是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50米情況下使用，另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離小于1公里米情況下使用。
（３）許多廠商提供專用總線插頭可將RS－485信號(hào)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)成RS-485信號(hào)。
文章版權(quán)歸西部工控xbgk所有，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。
服務(wù)咨詢