PROFIBUS-DP物理层简介

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：PROFIBUS-DP的物理层支持屏蔽双绞电缆和光缆两种传输介质。图6-11 RS-485总线段的结构传输程序用于PROFIBUS RS-485的传输程序是以半双工、异步和无间隙同步为基础的。2根PROFIBUS数据线也常称为A线和B线。图6-13 用NRZ传输时的信号形状总线连接国际性的PROFIBUS标准EN 50170推荐使用9针D型连接器用于总线站与总线的相互连接。光缆允许PROFIBUS系统站之间的距离最大到15km。

PROFIBUS-DP的物理层支持屏蔽双绞电缆和光缆两种传输介质。

1.DP（RS-485）的物理层

对于屏蔽双绞电缆的基本类型来说，PROFIBUS的物理层（第1层）实现对称的数据传输，符合EIA RS-485标准（也称为H2）。一个总线段内的导线是屏蔽双绞电缆，段的两端各有一个终端器，如图6-11所示。传输速率从9.6 kbit/s到12 Mbit/s可选，所选用的波特率适用于连接到总线（段）上的所有设备。

图6-11 RS-485总线段的结构

（1）传输程序

用于PROFIBUS RS-485的传输程序是以半双工、异步和无间隙同步为基础的。数据的发送用NRZ（不归零）编码，即1个字符帧为11位（bit），如图6-12所示。当发送位（bit）时，由二进制“0”到“1”转换期间的信号形状不改变。

图6-12 PROFIBUS UART数据帧

在传输期间，二进制“1”对应于RXD/TXD-P（Receive/Transmit-Data-P）线上的正电位，而在RXD/TXD-N线上则相反。各报文间的空闲（Idle）状态对应于二进制“1”信号，如图6-13所示。

2根PROFIBUS数据线也常称为A线和B线。A线对应于RXD/TXD-N信号，而B线则对应于RXD/TXD-P信号。

图6-13 用NRZ传输时的信号形状

（2）总线连接

国际性的PROFIBUS标准EN 50170推荐使用9针D型连接器用于总线站与总线的相互连接。D型连接器的插座与总线站相连接，而D型连接器的插头与总线电缆相连接，9针D型连接器如图6-14所示。

9针D型连接器的针脚分配见表6-1。

图6-14 9针D型连接器

表6-19 针D型连接器的针脚分配

(www.chuimin.cn)

①该类信号是强制性的，它们必须使用。

（3）总线终端器

根据EIA RS-485标准，在数据线A和B的两端均加接总线终端器。PROFIBUS的总线终端器包含一个下拉电阻（与数据基准电位DGND相连接）和一个上拉电阻（与供电正电压VP相连接）（见图6-11）。当在总线上没有站发送数据时，也就是说在两个报文之间总线处于空闲状态时，这两个电阻确保在总线上有一个确定的空闲电位。几乎在所有标准的PROFIBUS总线连接器上都组合了所需要的总线终端器，而且可以由跳接器或开关来启动。

当总线系统运行的传输速率大于1.5 Mbit/s时，由于所连接站的电容性负载而引起导线反射，因此必须使用附加有轴向电感的总线连接插头，如图6-15所示。

RS-485总线驱动器可采用SN75176，当通信速率超过1.5 Mbit/s时，应当选用高速型总线驱动器，如SN75ALS1176等。

2.DP（光缆）的物理层

PROFIBUS第1层的另一种类型是以PNO（PROFIBUS用户组织）的导则“用于PROFI-BUS的光纤传输技术，版本1.1，1993年7月版”为基础的，它通过光纤导体中光的传输来传送数据。光缆允许PROFIBUS系统站之间的距离最大到15km。光缆对电磁干扰不敏感并能确保总线站之间的电气隔离。近年来，由于光纤的连接技术已大大简化，因此这种传输技术已经普遍地用于现场设备的数据通信，特别是用于塑料光纤的简单单工连接器的使用成为这一发展的重要组成部分。