【产品安装示意图】

【产品功能】

1. 用于将 PROFIBUS 节点连接到 PROFIBUS 总线电缆

2. 安装方便

3. FastConnect 插头采用绝缘刺破连接技术，可确保极短的组装时间

4. 集成端接电阻 (6ES7 972-0BA30-0A0 中不具有)

5. 通过带 Sub-D 接口的连接器可以连接编程器，无需额外安装网络节点

6. 

7.  

8. Area of application

9. 用于 PROFIBUS 的 RS485 总线连接器，可用于连接 PROFIBUS 节点或 PROFIBUS 网络部件到 PROFIBUS 总线电缆。

10. 

11.  

12. Design

13. 提供有各种类型的总线连接器，可优化用于连接的设备：

1. 总线连接器具有轴向电缆引出线（180°），可用于如 PC 和 SIMATIC HMI OP，传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的总线端接电阻

2. 带垂直电缆引出线的总线连接器（90°）；

3. 这种接头采用垂直电缆引出线（有或没有编程器接口），数据传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的终端电阻。传输速率为 3、6 或12 Mbit/s 时，在带编程器接口的总线接头和编程器之间，需要使用 SIMATIC S5/S7 连接电缆。

4. 有 30°电缆引出线的总线接头（经济型），无编程器接口，数据传输速率为 1.5 Mbit/s，无集成的总线端接电阻。

5. PROFIBUS **连接 RS485 总线接头（90°或 180°电缆引出线），传输速率为 12Mbit/s，采用绝缘刺破技术可实现**简单安装（用于硬线和软线）。

6. 

7.  

8. Functions

9. 总线连接器可直接插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 网络组件的 PROFIBUS 接口（9 针 Sub-D 接口）中。

10. 可使用 4 个端子在插头中连接进入和离开的 PROFIBUS 电缆。

11. 通过从外部清晰可见的便于接触的开关，可以连接总线连接器中集成的总线端接器（不适用于 6ES7 972-0BA30-0A0）。在此过程中，连接器中的进线和出线总线电缆是分开的（隔离功能）。

12. 必须在 PROFIBUS 网段的两端进行这种连接。

西门子网络连接器有编程口 【产品技术指导】

【产品资料】

6AG1500-0EA02-2AA0 SIPLUS NET PB ConNECTOR FOR -25 ... +60 DGR C AND MED baseD ON 6GK1500-0EA02

?

6AG1972-0BA12-2XA0 SIPLUS DP PB ConNECTOR W R - 90 DEGREES CABLE OUTLET -25 ... +70 DEGREES C WITH ConFORMAL COATING baseD ON 6ES7972-0BA12-0A0

?

6AG1972-0BB12-2XA0 SIPLUS DP PB-ConNECTOR M R - M PG - 90 DGR CABLE OUTLET -25 ... +70 DEGREES C WITH ConFORMAL COATING baseD ON 6ES7972-0BB12-0A0

6ES7972-0BA12-0A0 SIMATIC DP，总线连接器，用于PROFIBUS，高达12 MBIT/S，90度出线电缆（W X H X D）：15，8 X 54 X 34 MM，端接电阻，带隔离

?

6ES7972-0BA30-0A0 BUSANSCHLUSS-SIMATIC DP，总线连接器，用于PROFIBUS，带斜出线电缆，绝缘刺破连接装置（W X H X D）15 X 58 X 34 MM，高达1.5 MBIT/S，无 LAN端接电阻

6ES7972-0BA42-0A0 SIMATIC DP，总线连接器，用于 PROFIBUS UP，传输速率达 12 Mbit/s，带弯式电缆引出口，15.8 X 54 X 39.5 mm（宽 x 高 x 深），端接电阻器，带隔离功能，无编程器插口

6ES7972-0BA52-0A0 SIMATIC DP, 连接 PROFIBUS（高达 12Mbit/s）的总线连接器，90 度电缆出线，15.8 X 59 X 35.6 mm(W X H X D),IPCD TECHOLOGY **连接，无 PG 插

?

6ES7972-0BA60-0A0 SIMATIC DP，总线连接器，用于PROFIBUS，高达12 MBIT/S，35度出线电缆（WX H X D）：16 X 72.7 X 34 MM，IPCD **连接技术，

6ES7972-0BA70-0A0 SIMATIC DP, BUS ConNECTOR FOR PROFIBUS UP TO 12 MBIT/S 90 DEGREE ANGLE CABLE OUTLET, 15.8 X 72.2 X 36.4 MM (WXHXD), IPCD TECHOLOGY FAST CONNECT, WITHOUT PG SOCKET

6ES7972-0BB12-0A0 SIMATIC DP，总线连接器，用于PROFIBUS，高达12 MBIT/S，90度出线电缆（W X H X D）：15.8 X 54 X 34 MM，端接电阻，带隔离

6GK1500-0FC10 PB FC RS 485 PLUG 180, PB-PLUG WITH FASTConNECT ConNECTOR AND AXIAL CABLE- OUTLET F. INDUSTRY PC, SIMATIC OP, OLM, TRANSMISSION RATE: 12 MBIT/S, TERMINATING RESISTOR WITH SERAR. FUNCTION, PLASTIC HOUSING

6GK1500-0EA02 SIMATIC NET，PB 总线连接器，带有用于工业 PC，SIMATIC OP，OLM 的轴线电缆引出端；传输速率 12Mbit/s;带隔离功能的终端电阻 金属外壳

6ES7972-0BB70-0A0 SIMATIC DP,BUS ConNECTOR FOR PROFIBUS UP TO 12 MBIT/S 90 DEGREE ANGLE CABLE OUTLET, 15,8 X 72,2 X 36,4 MM (WXHXD), IPCD TECHOLOGY FAST CONNECT, WITH PG SOCKET

6ES7972-0BB60-0A0 SIMATIC DP，总线连接器，用于PROFIBUS，高达12 MBIT/S，35度出线电缆（WX H X D）：16 X 72.7 X 34 MM，IPCD **连接技术，

西门子网络连接器有编程口 6ES7972-0BB52-0A0 SIMATIC DP, 连接 PROFIBUS（高达 12Mbit/s）的总线连接器，90 度电缆出线，15.8 X 59 X 35.6 mm(W X H X D),IPCD TECHOLOGY **连接，带 PG 插座

6ES7972-0BB42-0A0 SIMATIC DP, BUS ConNECTOR FOR PROFIBUS UP TO 12 MBIT/S WITH TILTED CABLE OUTLET, 15,8 X 54 X 39,5 MM (WXHXD), TERMINAT. RESIST. WITH ISOLAT. FUNCTION, WITH PG SOCKET

作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在**各地发挥着越来越大的作用。

    1. 可编程控制器的定义

    可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
 
    “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

    2. PLC的特点

    2.1可靠性高，抗干扰能力强
    
    高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了**的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

    2.2配套齐全，功能完善，适用性强
    
    PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

    2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎
    
    PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

    2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
    
    PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

    2.5体积小，重量轻，能耗低

    以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

    3. PLC的应用领域

    目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

    3.1开关量的逻辑控制
    
    这是PLC**基本、**广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

    3.2模拟量控制
    
    在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

    3.3运动控制
    
    PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。**上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

    3.4过程控制

    过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

    3.5数据处理

    现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
    
    3.6通信及联网
    
    PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

    4. PLC的国内外状况

    **上公认的**台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

    20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在**工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是**上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

    20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

    我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。**初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较**的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。

    5. PLC未来展望

    21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完**人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

1 PROFIBUS 概述

PROFIBUS网络通讯的本质是RS485串口通讯，按照不同的行业应用，主要有三种通讯行规：DP（Decentralized Peripherals），FMS（Field Message Specification）和PA（Process Automation）行规。

其中DP通讯的方式在OSI参考模型中主要使用第1、2、7层，因此PROFIBUS DP网络的通讯速度较快，且报文简单（表1）。

表1  三种PROFIBUS的通讯行规的OSI模型

随着现场总线的应用领域不断扩大，PROFIBUS技术也在不断的发生着变化，例如FMS行规目前已经不再使用，而DP和PA的应用会越来越多，另外类似Motion Control with PROFIBUS 和PROFIsafe 等新的行规也都会随着应用而逐渐普及。

但无论那种行规，涉及到的硬件和网络形式基本都是一致的（PA除外）。因此这里我们从**基本的网络硬件着手，介绍PROFIBUS的网络连接方式。

2 PROFIBUS网络硬件

PROFIBUS网络主要涉及到的硬件包括：PROFIBUS接口，通讯介质，PROFIBUS插头，中继器，诊断中继器，OLM以及有源终端电阻等。

2.1 PROFIBUS接口

PROFIBUS接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口，其管脚定义为：

一般CPU或者CP板卡都采用该接口。该接口外部的金属部分一般连接到CPU或者CP的内部的“PE”。而当CPU安装在底板上时，其“PE”与底板是连通的，此时如果将安装底板在电气柜内做接地处理，则该SUB-D接口的外部金属部分也是接地的。

2.2 通讯介质

关于通讯介质，在表1的OSI模型中已经规定：PROFIBUS网络支持RS485的电缆和光纤两种通讯介质。当然，现在也有支持无线通讯的设备，但我们目前面对的主要还是有线介质的用户。

2.2.1 PROFIBUS 电缆

PROFIBUS（类型1）介质是一根屏蔽双绞电缆，屏蔽可以提高电磁兼容（EMC）能力。

类型1：NRZ位编码与EIA RS-485信号结合，目的是降低总线耦合器成本，耦合器可以使站与总线之间电气隔离或非电气隔离；需要总线终端器，特别在较高数据传输速率（达到1500 k bits/s）时更需要。类型1规范描述平衡的总线传输，符合美国标准EIA RS-485(EIA: 电气工业协会；RS-485: 平衡的数字多点系统中使用的收/发器的电特性标准)。在双绞线两端的终端器使得类型1的物理层支持高速数据传输。传输速率≤93.75 kbits/s时，**电缆长度为1.2km 。对1500 kbits/s的速度，**长度减到70/200m(对B/A型电缆)。

PROFIBUS电缆的特性阻抗应在100Ω到220Ω之间，电缆电容（导体间）应该＜60pF/m，导线截面积应≥0.22mm²(24 AWG)。电缆选择标准参见美国标准EIA RS-485的附录。

两类电缆的特性：

表2  电缆规格

下面的表指出两类电缆（A和B）对不同传输速度时的**长度

表3  不同传输速度时的电缆长度

标准PROFIBUS电缆为屏蔽双绞电缆，其中数据线有两根：A-绿色和B-红色，分别连接DP接口的管脚3（B）和8（A），电缆的外部包裹着编织网和铝箔两层屏蔽，**外面是紫色的外皮（图1）。

图1  标准PROFIBUS电缆

标准的PROFIBUS电缆一般都是A类电缆。

除了标准PROFIBUS电缆，还有许多其它特殊类型的电缆可以用于特定的环境：

图2  各种类型的PROFIBUS电缆

为了方便将PROFIBUS的外皮以及屏蔽层按照固定的长度进行切除，减少剥线的时间和剥线过程中将电缆破坏或者造成短路的可能，西门子还提供了PROFIBUS**剥线工具（订货号：6GK1 905-6AA00）（见图3）。

图3  PROFIBUS**剥线工具

2.2.2光纤及接口

光纤通讯具有很多优点，比如传输距离远，抗电磁干扰性好，且光纤尺寸小，重量轻，耐腐蚀性好，便于敷设等。当然也有缺点：光纤弯曲半径不能过小，光纤连接处及终端不容易处理等等。

按光在光纤中的传输模式不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤（图4）。

图4  光纤的分类

多模光纤：中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

单模光纤：中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯。

在现场总线的规范中，定义了光纤可以做为现场总线的通讯介质。西门子可以使用光纤的PROFIBUS设备有：带光纤接口的CP板卡及模板（如CP5613 A2 FO， CP3425-FO等）， OLM和OBT。

光纤主要涉及到选型的问题，因为通讯距离与光纤的类型有很大关系，而且并非所有的设备都能支持多种类型的光纤。因此需要注意设备与光纤以及接头的选型。这可以通过OLM的选型来了解。

OLM接口及匹配光纤看如下表格：

OLM/                                      P11      P12      G11      G12       G11-1300     G12-1300

接口

--电气                                      1           1            1           1              1                     1

--光纤（BFOC）                     1           2            1           2              1                     2

可连光纤

--塑料  

(如：6XV1 821-0AT10)        

980/100um                            80m       80m        --            --             --                   --

--PCF  

(如：6XV1 861-2A)              

200/230um                           400m      400m      --            --             --                   --

--石英玻璃     

(如：6XV1 820-5BT30) 

单模 (10/125um)                      --           --           --            --            15km            15km                                                                                     

多模 (50/125um)                      --           --          3km       3km         10km            10km

多模 (62.5/125um)                   --           --          3km       3km         10km            10km 

表4  OLM的接口及其光纤选型

表中列出了塑料光纤、PCF光纤和玻璃光纤主要的应用场合，与OLM相关的设备基本上都是BFOC接头类型。

光纤可以选择预装了接头的（如购买时已经安装了BFOC接头），但如果事先不知道距离，也可以选择单独购买光纤和接头。但一般玻璃光纤的BFOC接头都需要专业人士来安装。

除了OLM，其它的带有光纤接口的设备包括：OBT / CP342-5 FO / IM467 FO / CP5613 FO / IM153-2 FO，这些设备使用的光纤一般使用的是简单接头（Simplex plug），且有两种光纤可以选择：

A．塑料光纤 980/100um        50m   (如：6XV1 821-0AT10)       

B．PCF光纤200/230um       300m    (如：6XV1 861-2A)

C．接头 Simplex plug :            6GK1 900-0KB00-0AC0

这里再总结一下两种接头的订货号：

                       玻璃光纤的BFOC connector ：           6GK1 901-0DA20-0AA0

                       塑料光纤的PCF Simplex plug ：    6GK1 900-0KB00-0AC0

                                   BFOC plug ：              6GK1 900-0HB00-0AA0

                          图5 Simplex plug                                         图6  BFOC接头

如果希望自己完成接头的焊接工作，可以订工具箱（图7）：

工具箱    PCF Simplex plugs：  6GK1 900-0KL00-0AA0

             BOC plugs：        6GK1 900-0HL00-0AA0

图7  熔接工具箱

但如果是玻璃光纤还是建议找专业的人员和设备来熔接。

2.2.3 PRFOBUS插头

PROFIBUS插头用于连接PROFIBUS电缆和PROFIBUS的站点（图8）。

图8  PROFIBUS插头的使用

在PROFIBUS插头上，有一个进线孔（In）和一个出线孔（Out），分别连接至前一个站和后一个站。

当各站点通过插头连接以及网线连接到网络上时，根据RS485串口通讯的规范，每个物理网段支持32个物理设备，且在物理网段终端的站点应该设置终端电阻防止浪涌保证通讯质量。而每个PROFIBUS插头上，都内置了终端电阻，需要是可以接入（On）和切除（Off）。当终端电阻设置为“On”时，表示一个物理网段的终结，因此连接在出线端口“Out”后面的网段的信号也将被中断。因此，在每个物理网段两个终端站点上的插头，需要将网线连接在进线口“In”，同时将终端电阻设置为“On”，而位于网段中间的站点，需要依次将网线连接在进线口“In”和出线口“Out”，同时将终端电阻设置为“Off”。（图9）

图9  PROFIBUS插头的连接和设置

需要注意的是，PROFIBUS插头有一种带编程口（PG口）的，建议至少每个网段的两个终端站点处的插头尽量使用带编程口的（见图8，左侧的插头），便于系统的诊断和维护。

2.2.4      终端电阻

PROFIBUS电缆的两端应该连接终端电阻。终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两种原因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。

阻抗不连续：信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有（例如：短路）或者阻抗很大（例如：断线），信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻（图10）。

图10 网络中的设备连接和终端电阻

 引起信号反射的另一个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。

在EIA RS-485中规定的端接电阻Rt是以下拉电阻Rd（与数据地DGND连接）和上拉电阻Ru（与正电压VP连接）做补充。当没有站进行传输（即空闲时间）时，这个补充迫使不同的状态电压（即导体间的电压）趋于一个确定值（图11）。

图11  终端电阻的组成

在一个物理网段中，但是如果终端和总线电缆阻抗不匹配，则**通讯距离会减少一半。

因而，在一个物理网段中，应该保证在网络的两个终端各有一个终端电阻，不能增加也不能减少，否则我们的总线上的网线与终端电阻将会出现不匹配的问题。这就意味着，如果终端站点出现问题，则有可能会影响到整个网络的通讯质量，因而除了使用PROFIBUS connector上自带的终端电阻，西门子还提供了有源的终端电阻设备（图12）。

图12 有源终端电阻

有源终端电阻可以单独供电，安装在网段的两端，保证网段内任何一个设备出现问题，都不会影响网络的电阻匹配的问题。

2.2.4      RS485中继器

按照RS485串口通讯的规范，当网络中的硬件设备超过32个，或者波特率对应的网络通讯距离已经超出规定范围时，就应该使用RS485中继器来拓展网络连接。

PROFIBUS通讯属于RS485通讯的一种，因而也遵循这样的原则，及如果网络中实际连接的硬件超过32个时，或者所对应的波特率超过一定的距离时（表3），则需要增加相应的RS485中继器来进行物理网段的扩展。

由于RS485中继器本身将造成数据的延时，因而一般情况下，网络中的中继设备都不能超过3个，但西门子的PROFIBUS RS485中继器采用了特殊的技术，因而可以将中继器的个数增加到9个，即在一条物理网线上，**多可以串联9个西门子的RS485中继器（图10）。这样，网段的扩展距离将大大增加。

图13 RS485中继器

使用RS485中继器时，需要注意几个问题：

1） 安装问题

l  RS485中继器上下分为两个网段，其中A1/B1 和 A1’ / B1 ‘ 接口是网段1的一个PROFIBUS接口，A2/B2 和 A2’ / B2 ‘ 接口是网段2的一个PROFIBUS接口，PG/OP 接口属于网段1；

l  信号放大是在网段1和网段2之间实现的，同一网段内信号不能放大；因而需要进行距离扩展的网络必须是接在网段2上；

l  两个网段之间是物理隔离的，因而RS485中继器除了扩展网段外，还有一个作用就是可以进行网络隔离。

l  这两个网段是都是指物理网段，与STEP7硬件组态中所组态的PROFIBUS网络没有关系，不同的物理网段仍然可以属于同一个PROFIBUS逻辑网络。

l  在网络拓扑中，RS485中继器也是一个信号收发设备，占一个物理设备的位置，但不需要分配站号，因而注意在物理连接站点时，每个网段所连接的从站数是小于32的。扩展的距离则对应于每个波特率的传输距离（表3）。

2 ）终端电阻的设置问题

由于两个接口分别属于不同的物理网段，因此中继器上终端电阻的设置往往比较容易混淆。

① 中继器做为终端设备的网络拓展

图14  中继器做为网络终端站点

在这个网络拓扑中，中继器连接了网段1和网段2，由于中继器内部是隔离的，因而做为网段1来讲，中继器就是该网段的一个终端设备，因而在网段1中，应该将PROFIBUS网线接在A1/B1上，同时网段1的终端电阻设置为“On”；而网段2与网段1类似，也需要将电缆连接在A2/B2上，同时终端电阻设置为“On”。

在这种网络中，上下两个网段中，**多都还可以连接31个从站设备。

②中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展

图15  中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展

此时，中继器的网段1和网段2都是网络中间的一个站点，即终端电阻为“Off”，网段1的总长度为200米（1.5M bps），网段2的总长度也为200米（1.5M bps）。两个网段之间是电气隔离的。

3 ）隔离网段

中继器除了具有信号放大、扩展网络的作用，还可以将不同的两个物理网段进行电气隔离，从而避免两个网段之间的EMC干扰。

图16 隔离2个网段

由于网段之间是隔离的，因而如果 断开PE端时，可以将两个网段分别按照接地和不接地的两个网段进行连接操作。

2.2.5      OLM和OBT

除了电缆，PROFIBUS通讯还支持光纤做为传输介质，通过光纤连接的PROFIBUS网络具有网络距离远的特点，且光纤本身不受电、磁的影响，比较适合长距离、户外铺设和抗电磁兼容的环境。

支持PROFIBUS光纤通讯的设备有OLM和OBT。其中OLM是做为主干网设备使用的，针对不同的网络拓扑，需要进行一定的拨码参数的设置；而OBT只是做为网络介质的转换。

1) OLM (Optical link Module)

OLM的拓扑结构一般有以下几种：

l  点对点连接

l  线性拓扑

l  星形拓扑

l  冗余光纤环网       

图 17  OLM V4

① 线性拓扑

图18 OLM的线性拓扑结构

②星形拓扑

图19 OLM的星形拓扑结构

③OLM的冗余环网拓扑结构

图20 冗余环网的拓扑结构

在冗余环网的拓扑结构中，所有的OLM必须型号相同，且DIP开关的设置也相同。

连接OLM的光纤即可以采用单模玻璃光纤，也可以选择多模塑料光纤，具体请参考光纤部分的介绍（表4）。

2) OBT(Optical Bus Terminal)

图21  OBT

        OBT仅仅做为介质转换的设备在网络中使用，不具有OLM的组网能力，一般只能使用塑料光纤（50米）和PCF光纤（300米）。

图22 OBT在网络中的使用