時(shí)間:2018-11-15 13:50:01來(lái)源:易維通訂閱號(hào) 北島李工
很多人都知道Profibus總線的兩端要連接終端電阻,但若要說說這其中的原因,可能又不是很清楚。今天這篇文章,我們就來(lái)聊聊Profibus總線終端電阻的那些事。
下圖是Profibus總線的SUB-D9針連接器,在其左側(cè)的紅色部分,就是終端電阻的開關(guān);連接器的下端用來(lái)連接Profibus的電纜,一進(jìn)一出,每一條電纜都包含A、B兩條數(shù)據(jù)線;連接器的右側(cè)是9針插頭,用來(lái)連接到CPU或者分布式模塊上。
當(dāng)終端電阻開關(guān)打開(撥到ON檔)時(shí),終端電阻被連接到Profibus總線中,Profibus的出線將被斷開。終端電阻并不是一個(gè)電阻,其內(nèi)部包含了三個(gè)不同的電阻。為了更好的說明終端電阻,我們先來(lái)看看Profibus的9針D型連接器的針腳定義,如下圖:
標(biāo)準(zhǔn)Profibus電纜為屏蔽雙絞線,其中有A(綠色)、B(粉色)兩條數(shù)據(jù)線,它們分別連接到總線連接器的針腳(PIN)8和針腳(PIN)3;針腳(PIN)6是正極(+5V),針腳(PIN)5是參考地(0V);Profibus的連接器上除了有一個(gè)220歐姆(Ω)的終端電阻外,還包括一個(gè)390歐姆(Ω)的上拉電阻和一個(gè)390歐姆(Ω)的下拉電阻。其中,上拉電阻(390Ω)與針腳6(VP,+5V)相連接,下拉電阻(390Ω)與針腳5(GND,0V)相連接,終端電阻(220Ω)通過總線連接器的開關(guān)與其它兩個(gè)電阻相連,如下圖:
當(dāng)打開連接器的終端電阻開關(guān)(撥到ON檔)后,Profibus的A、B兩條數(shù)據(jù)線將于220歐姆(Ω)的終端電阻相連,如下圖:
到目前為止,我們搞明白了Profibus總線連接器的終端電阻開關(guān)打開(撥到ON檔)后,總線的回路中會(huì)有終端電阻及上拉和下拉電阻?,F(xiàn)在要問的是:為什么要連接終端電阻呢?如果不連接的話會(huì)怎么樣呢?
答案就是:如果不連接終端電阻,通信電纜中可能會(huì)產(chǎn)生信號(hào)反射,而終端電阻可以消除通信電纜中的信號(hào)反射。
導(dǎo)致信號(hào)反射的原因有兩個(gè):阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。
所謂阻抗不連續(xù),是指信號(hào)在數(shù)據(jù)線傳輸?shù)哪┒送蝗挥龅诫娎|的阻抗很?。ū热纾憾搪罚┗蛘吆艽螅ū热纾簲嗦罚?。阻抗不連續(xù)的地方會(huì)引起傳輸信號(hào)的反射,而消除這種反射的方法就是在電纜的末端連接一個(gè)與電纜的特性阻抗相同的終端電阻,以保證電纜的阻抗連續(xù)。由于信號(hào)的傳輸是雙向的,所以兩端都要有終端電阻。
引起信號(hào)反射的另一個(gè)原因是阻抗不匹配。信號(hào)在傳輸過程中,要求數(shù)據(jù)收發(fā)器(負(fù)載)的阻抗與傳輸線的阻抗相同,否則就會(huì)引起信號(hào)的反射,這種反射主要表現(xiàn)在通信線路處于空閑狀態(tài)時(shí),線路中會(huì)有無(wú)意義的數(shù)據(jù)。在Profibus的網(wǎng)絡(luò)中,上拉電阻和下拉電阻作為終端電阻的補(bǔ)充,可以保證在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候,兩根數(shù)據(jù)線之間的電壓差趨于一個(gè)固定值,從而消除干擾數(shù)據(jù)。
下圖是帶終端電阻的Profibus總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖:
在一個(gè)物理網(wǎng)段內(nèi),應(yīng)該保證網(wǎng)絡(luò)的首尾兩端都連接終端電阻,否則就可能導(dǎo)致通信故障。這也意味著,如果終端站點(diǎn)出現(xiàn)問題,會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。為了預(yù)防此類問題,西門子還提供有源終端電阻。有源終端電阻需要單獨(dú)供電,安裝在網(wǎng)段的兩端,保證網(wǎng)段內(nèi)任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題,都不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的電阻匹配。下圖是西門子提供的有源終端電阻的照片:
標(biāo)簽:
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