了解了PROFIBUS的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)器件，這里就PROFIBUS安裝的注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹，同時(shí)會(huì)結(jié)合一些現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)例加以說明。

3.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊?guī)則
設(shè)計(jì)一條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，首先需要了解PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湟?guī)則：

①    PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)是RS485串口通訊，半雙工，支持光纖通訊；

②    每個(gè)網(wǎng)絡(luò)理論上zui多可連接127個(gè)物理站點(diǎn)，其中包括主站、從站以及中繼設(shè)備；

③    網(wǎng)絡(luò)的通訊波特率9.6kbps~12Mbps，通訊波特率與通訊的距離具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見表3）；

④    每個(gè)物理網(wǎng)段zui多32個(gè)物理站點(diǎn)設(shè)備，物理網(wǎng)段兩終端都需要設(shè)置終端電阻或使用有源終端電阻；

⑤    每個(gè)網(wǎng)段的通訊距離或者設(shè)備數(shù)如果超限，需要增加RS485中繼器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓展，中繼器zui多可串聯(lián)9個(gè)；

⑥    每個(gè)中繼設(shè)備（RS485中繼器、OLM）也做為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)物理站點(diǎn)，但沒有站號(hào)；

⑦    網(wǎng)絡(luò)支持多主站，但在同一網(wǎng)絡(luò)中，不建議多于3個(gè)主站；

⑧    在Step7軟件中進(jìn)行PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照從小到大的順序設(shè)置從站站號(hào)，且應(yīng)該連續(xù)；

⑨    一般0是PG的地址，1～2為主站地址，126為某些從站默認(rèn)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zui多可連接124個(gè)，站號(hào)設(shè)置一般為 3~125。

⑩    如果網(wǎng)絡(luò)中涉及到分支電纜，則應(yīng)注意分支電纜的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守PROFIBUS的協(xié)議規(guī)定，比如：波特率1.5Mbps時(shí)，網(wǎng)段中分支電纜總長(zhǎng)度6.6米（表5）。

波特率

[kbit/s]

9.6

97.75

187.5

500

1500

分支電纜

長(zhǎng)度（m）

500

100

33

20

6.6

?     表5  波特率與分支電纜的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)表

?     用戶如果使用了西門子的SIMOCODE 3UF7等產(chǎn)品時(shí)，就會(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)中存在分支電纜的問題。為了保證每個(gè)網(wǎng)段的分支電纜不超過規(guī)定長(zhǎng)度，一般可以在每個(gè)抽屜柜內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)中繼器，進(jìn)行物理網(wǎng)段的分割，同時(shí)還可以起到隔離干擾的作用。

在進(jìn)行PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接之前，首先應(yīng)當(dāng)考慮拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否有問題。如果拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有問題，將來(lái)網(wǎng)絡(luò)通訊很可能出現(xiàn)問題。

另外，從波特率與距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系中可以看到，波特率越高，則對(duì)應(yīng)的通訊距離越近，因而如果現(xiàn)場(chǎng)遇到PROFIBUS的通訊有通訊不上或者通訊不穩(wěn)定的情況，也可以考慮先將波特率降低，再進(jìn)行觀察處理。

3.2  PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)安裝的規(guī)則
3.2.1 網(wǎng)絡(luò)布線的規(guī)則
①選擇標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS通訊電纜

標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS通訊電纜的特性阻抗為150歐姆，這與PB頭的終端電阻設(shè)置為“ON”時(shí)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(huì)受到影響；

標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS電纜往往是雙層屏蔽的，屏蔽效果比較好。另外，標(biāo)準(zhǔn)通訊電纜是雙絞的，因而對(duì)于信號(hào)在電纜內(nèi)傳輸時(shí)自身產(chǎn)生的干擾也能夠起到自我抑制的作用。

②屏蔽層多點(diǎn)接地

PROFIBUS電纜在插頭內(nèi)接線時(shí)，須將屏蔽層剝開，壓在插頭內(nèi)的金屬部分，該金屬部分與當(dāng)Sub-D插頭外部的金屬部分相連，當(dāng)將插頭插在CPU或者ET200M等設(shè)備的DP口上時(shí)，則通過設(shè)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(shí)現(xiàn)了屏蔽層的接地。

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圖23  PROFIBUS 插頭內(nèi)部接線即屏蔽層的處理

由于接地有利于保護(hù)PLC設(shè)備以及DP通訊口，因此對(duì)于所有的PROFIBUS站點(diǎn)都要求進(jìn)行接地處理，即“多點(diǎn)接地”。

③布線規(guī)則

不同電壓等級(jí)的電纜分線槽布線
高電壓，大電流的動(dòng)力電纜，與小電壓和小電流的電纜應(yīng)該是分線槽布線，同時(shí)線槽應(yīng)蓋上蓋板，盡量全封閉；如果現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法分線槽布線，則將兩類電纜盡量遠(yuǎn)離，中間加金屬隔板進(jìn)行隔離，同時(shí)金屬線槽要做接地處理（圖24）。

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圖24  電纜槽架以及電纜在線槽內(nèi)的處理

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圖25 現(xiàn)場(chǎng)布線

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

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圖26 電纜橋架之間的連接以及接地處理

通訊電纜單獨(dú)在線槽外布線時(shí)，可根據(jù)情況采用穿金屬管的方式，這樣既可以保護(hù)通訊電纜不被損壞，對(duì)于防止EMC的干擾也有好處，但注意外部的金屬管需要接地（圖25）；
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圖27 現(xiàn)場(chǎng)的通訊電纜

圖26中的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。

通訊電纜與動(dòng)力電纜避免長(zhǎng)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(yīng)避免平行布線（圖27）。

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圖28  通訊電纜在線槽內(nèi)與動(dòng)力電纜平行走線

在圖27中，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(dòng)力電纜平行布線，這會(huì)導(dǎo)致該電纜比較容易受到動(dòng)力電纜的干擾。

可以交叉布線：

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兩根交叉布線的電纜相互之間不會(huì)因?yàn)槿菪择詈隙a(chǎn)生干擾。

盡量將電纜貼近大面積的金屬板（圖29）
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圖29  通訊電纜貼近金屬板

通訊電纜應(yīng)與大面積的金屬板或“地平面”貼近。

通訊電纜過長(zhǎng)時(shí)，不要形成環(huán)狀（圖30）
 

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圖30 通訊電纜形成環(huán)

此時(shí)如果有磁力線從環(huán)中間穿過時(shí)，根據(jù)“右手定律”，容易產(chǎn)生干擾信號(hào)。

在圖30中，盡管背板是比較大的金屬板，但由于項(xiàng)目已經(jīng)完成，因而不存在電纜長(zhǎng)度變化的可能，因此還是建議用戶將過長(zhǎng)的電纜剪短，放入柜內(nèi)的電纜槽內(nèi)。

通訊線連接的設(shè)備應(yīng)做等電勢(shì)連接
PROFIBUS 連接的站點(diǎn)可能分布較廣，為了保證通訊的質(zhì)量，一般要求所有通訊站點(diǎn)都應(yīng)該處于同一個(gè)電壓等級(jí)上，即應(yīng)當(dāng)都是“等電勢(shì)”的（圖31）。

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圖31 通訊站點(diǎn)之間應(yīng)做“等電勢(shì)”處理

如果兩個(gè)站點(diǎn)的“地”之間不等電勢(shì)，則當(dāng)兩個(gè)設(shè)備分別各自接地時(shí)，將會(huì)在兩個(gè)接地點(diǎn)之間產(chǎn)生電勢(shì)差，此時(shí)電流會(huì)流過通訊電纜的屏蔽層，從而對(duì)通訊產(chǎn)生影響。因此應(yīng)該在兩個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行等電勢(shì)的綁定。

可以用等勢(shì)線將兩個(gè)設(shè)備的“地”進(jìn)行連接，等勢(shì)線的規(guī)格為：銅 6mm2 ，鋁 16mm2，鋼 50mm2 。

當(dāng)然，這里不是要求所有的現(xiàn)場(chǎng)都需要增加額外的等勢(shì)線而增加成本，只是建議在出現(xiàn)接地點(diǎn)電勢(shì)不相等的情況時(shí)，如果影響到通訊，或者可能造成設(shè)備損壞，則應(yīng)當(dāng)想辦法加以改進(jìn)。

如果由于接地點(diǎn)本身的原因造成了通訊不穩(wěn)定，比如某個(gè)系統(tǒng)的“地”本身存在著很強(qiáng)的干擾，則在此處將屏蔽層接地反而會(huì)對(duì)PROFIBUS通訊造成影響，因而此時(shí)應(yīng)該考慮首先處理好“地”，然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。