CN209086912U - 一种profibus网络结构电路 - Google Patents
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Abstract
一种PROFIBUS网络结构电路,其在任何线缆环境下都能够实现阻抗匹配，根据实际信号状态精确调整终端阻抗值，使信号传输达到并随时保持最优。这种PROFIBUS网络结构电路，在使用同一种线缆的一个网段中，控制器的输出信号接入该网段的首端，在该网段的首末两端分别连接一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线，第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮，示波器与控制器并联。
Description
技术领域
本实用新型属于电学的技术领域，具体地涉及一种PROFIBUS网络结构电路。
背景技术
PROFIBUS是程序总线网络（Process Field Bus）的简称。其作为当前主流的工业现场总线通信协议之一，已经普遍应用于各行业的自动化控制系统。
PROFIBUS通信通过在总线线缆上传输的信号实现，作为物理层的传输介质，通信线缆的阻抗特性对于电信号的质量具有非常大的影响。标准的PROFIBUS线缆应满足特定的阻抗参数，这样可以保证整个系统网络的信号传输介质统一，在此前提下，网络中一般使用集成在PROFIBUS接头中的终端电阻，其阻抗值一般为匹配标准线缆阻抗值参数的定值电阻。
然而在实际应用中，由于各种原因，部分生产现场使用的并非标准PROFIBUS线缆，或者同一个网络使用多种不同线缆，或由于使用时间或使用环境造成线缆的特性改变等不可预知的复杂情况。在这些情况下，很难保证信号传输介质阻抗的一致，若依然使用统一的终端电阻则无法与其匹配，起不到抑制信号回波反射的作用，极大地影响到信号传输质量。
发明内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种PROFIBUS网络结构电路, 其在任何线缆环境下都能够实现阻抗匹配，根据实际信号状态精确调整终端阻抗值，使信号传输达到并随时保持最优。
本实用新型的技术解决方案是：这种PROFIBUS网络结构电路，在使用同一种线缆的一个网段中，控制器的输出信号接入该网段的首端，在该网段的首末两端分别连接一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线，第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮，示波器与控制器并联。
由于本实用新型在使用同一种线缆的一个网段中，控制器的输出信号接入该网段的首端，在该网段的首末两端分别连接一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线，第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮，所以实际操作中通过中间旋钮和上拉旋钮分别调节中间电阻和上拉电阻，实现对阻抗值和电路闲置电压的精细调整；为了调整效果可视化，在网络中并联接入示波器，实时检测信号波形，在调整的过程中对照波形的变化，直到达到最优效果为止；因此这种PROFIBUS网络结构电路, 其在任何线缆环境下都能够实现阻抗匹配，根据实际信号状态精确调整终端阻抗值，使信号传输达到并随时保持最优。
附图说明
图1是根据本实用新型的PROFIBUS网络结构电路的第一实施例的电路方框图。
图2是根据本实用新型的PROFIBUS网络结构电路的第二实施例的电路方框图。
具体实施方式
如图1所示，这种PROFIBUS网络结构电路，在使用同一种线缆的一个网段中，控制器的输出信号接入该网段的首端，在该网段的首末两端分别连接一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线（中间电阻两端A、B点分别连接总线线缆的A（绿）、B（红）线），第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮，示波器与控制器并联。
由于本实用新型在使用同一种线缆的一个网段中，控制器的输出信号接入该网段的首端，在该网段的首末两端分别连接一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线，第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮，所以实际操作中通过中间旋钮和上拉旋钮分别调节中间电阻和上拉电阻，实现对阻抗值和电路闲置电压的精细调整；为了调整效果可视化，在网络中并联接入示波器，实时检测信号波形，在调整的过程中对照波形的变化，直到达到最优效果为止；因此这种PROFIBUS网络结构电路, 其在任何线缆环境下都能够实现阻抗匹配，根据实际信号状态精确调整终端阻抗值，使信号传输达到并随时保持最优。
图1是根据本实用新型的PROFIBUS网络结构电路的第一实施例的电路方框图。当现场设备使用同一种线缆连接时，控制器的输出信号接入首端现场设备的输入端和一个可调节终端电阻，末端现场设备的输出信号接入另一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线，第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮。
更进一步地，所述中间电阻的调节范围为94～940 Ohm，闲置电压的调整范围为0～5V。
更进一步地，所述独立电源为24VDC电源。
图2是根据本实用新型的PROFIBUS网络结构电路的第二实施例的电路方框图。当现场一部分使用标准PROFIBUS DP线缆且另一部分使用不同种类的非标线缆时，
使用标准PROFIBUS DP线缆的部分作为一个网段：控制器的信号输出接口连接标准线缆，该网段两端分别连接一个可调节有源终端电阻，示波器与控制器并联；
使用不同种类的非标线缆的部分根据种类归为若干个网段：各个网段之间增加中继器来进行数据转发，各个网段之间通过背板通信，每个网段的现场设备并联示波器。
从而实现各个网段独立调节，分别达到阻抗最佳匹配状态。
更进一步地，使用标准PROFIBUS DP线缆的部分中，所述中间电阻的阻抗：150Ohm，闲置电压：1.22V。
更进一步地，使用不同种类的非标线缆的部分中，所述中间电阻的阻抗为129Ohm，闲置电压1.57V。
更进一步地，所述独立电源为24VDC电源。
以某工厂PROFIBUS DP控制系统为例说明，该系统采用PROFIBUS DP通信，现场一部分使用标准PROFIBUS DP线缆，另一部分使用非标线缆，两种线缆具有不同的阻抗特性参数。
根据线缆类型，该PROFIBUS DP网络分为两个网段。
控制器的信号输出接口连接标准线缆，该网段两端分别连接可调节有源终端电阻单元，同时在网段内并联接入示波器，调节中间旋钮和上拉旋钮设置为标准线缆对应阻值（阻抗：150 Ohm，闲置电压：1.22V）。控制器输出信号通过中继器数据转发后接入现场.设备，现场线缆使用非标准线缆，由于生产现场有较多大功率设备，EMC干扰较严重，因此调节时适当提高闲置电压。对照示波器实时信号波形，分别调节中间旋钮和上拉旋钮，观察示波器显示的实时信号波形，当信号质量达到最好的时候，此时对应的值为最优值。最终选定阻抗为129Ohm，闲置电压1.57V。
本实用新型的有益效果如下：
1、 允许在同一系统中使用不同类型线缆，降低对线缆的限制条件；
2、 在使用非标准线缆的条件下实现终端电阻的精确匹配；
3、 对于EMC较严重的系统，可以提高闲置电压，降低网络对干扰信号的敏感度；
4、 对于质量较差的网段，可以起到协调阻抗、修正信号的作用；
5、 降低后期维护和改造的难度。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：在使用同一种线缆的一个网段中，控制器的输出信号接入该网段的首端，在该网段的首末两端分别连接一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线，第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮，示波器与控制器并联。
2.根据权利要求1所述的PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：当现场设备使用同一种线缆连接时，控制器的输出信号接入首端现场设备的输入端和一个可调节终端电阻，末端现场设备的输出信号接入另一个可调节终端电阻，每个可调节终端电阻包括依次串联的第一上拉电阻、中间电阻、第二上拉电阻、独立电源，中间电阻的两端分别连接总线线缆两条线，第一、第二上拉电阻具有上拉旋钮，中间电阻具有中间旋钮。
3.根据权利要求2所述的PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：所述中间电阻的调节范围为94~940 Ohm，闲置电压的调整范围为0~5V。
4.根据权利要求3所述的PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：所述独立电源为24VDC电源。
5.根据权利要求1所述的PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：当现场一部分使用标准PROFIBUS DP线缆且另一部分使用不同种类的非标线缆时，
使用标准PROFIBUS DP线缆的部分作为一个网段：控制器的信号输出接口连接标准线缆，该网段两端分别连接一个可调节有源终端电阻，示波器与控制器并联；
使用不同种类的非标线缆的部分根据种类归为若干个网段：各个网段之间增加中继器来进行数据转发，各个网段之间通过背板通信，每个网段的现场设备并联示波器。
6.根据权利要求5所述的PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：使用标准PROFIBUS DP线缆的部分中，所述中间电阻的阻抗：150 Ohm，闲置电压：1.22V。
7.根据权利要求6所述的PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：使用不同种类的非标线缆的部分中，所述中间电阻的阻抗为129Ohm，闲置电压1.57V。
8.根据权利要求5所述的PROFIBUS网络结构电路，其特征在于：所述独立电源为24VDC电源。
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