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什么情况下Profibus网络要使用RS485中继器(Repeater)?

Profibus网络中的设备可以分为四种:一类主站(Class 1 Master)、二类主站(Class 2 Master)、从站(Slave)及网络连接器。一类主站的任务是控制整个网络的运行、与从站进行数据交换,通常是由具有DP接口的PLC来担任;二类主站用来对网络进行组态及诊断,通常由上位机来担任;从站与现场的底层设备相连,采集传感器、驱动器等现场信号传送给主站并执行主站发来的命令;网络连接器用来连接主站和从站,并在不同的层次上对网络进行扩展。包括:中继器、耦合器、电缆、连接器等。今天这篇文章,我们来讨论下Profibus网络连接器的RS485中继器(Repeater)。

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首先搞清楚几个问题:中继器(Repeater)是用来做什么的?为什么要强调是RS485中继器?在什么情况下要使用中继器?

中继器是一种工作在物理层(OSI参考模型)的设备,其作用是把接收到的、已经衰减的信号进行重新放大并发送出去。由于Profibus-DP的物理层使用的RS485、光纤和无线技术(Profibus-PA使用的是MBP技术,这个以后聊),而通常情况下都是在扩展基于RS485的Profibus-DP网络,因此要使用RS485中继器。当然,如果你要扩展的是无线网络,要使用无线中继器。本文仅讨论Profibus-DP网络下的RS485中继器。

下面两种情况,需要使用RS485中继器。

1)布线电缆的长度超过了该通信速率下的最大网段长度;

2)网段内的设备数超过了32个;

Profibus网络可以采用不同的通信速率,在不同的通信速率下,所支持的最大网段长度不同;如果布线电缆的长度超过了最大网段长度,就需要使用中继器对信号进行放大。关于Profibus协议规定的通信速率与网络、网段长度的关系,请看下面这张表格:

Profibus_baudrate.PNG

RS485规定同一网段内的设备数不能超过32个,Profibus-DP的物理层采用的是RS485(光纤除外),因此也遵循相同的规则。当现场同一网段内的设备数超过了32个时,就需要使用中继器。

下面我们来看看西门子RS485中继器的外观:

RS485-repeater.png

RS485中继器分为上下两部分,上部分为网段1,下部分为网段2。其中:

1)L+为24V正极,M为负极;PE为接地端,"M5.2"为A、B的信号地;

2)A1/B1和A1'和B1'(注意:有个撇)是网段1的信号线接线端子;

3)A2/B2和A2'和B2'(注意:有个撇)是网段2的信号线接线端子;

4)S1是网段1的终端电阻,S2是网段2的终端电阻;

5)PG OP属于网段1;

6)Mode开关用来接通或断开两个网段;

只有在两个网段之间信号才会被放大,也就是说,如果我们想对网络的长度进行延长,应该将Profibus的电缆接在中继器的上下两端,不能接到一侧。另外,必须将Mode开关拨到ON档,如下图:

rs485_repeater_S1OFF_S2OFF.png

下面是RS485中继器在现场的照片:

RS485_OnSite.JPG

RS485中继器可以把网络分成两个网段,两者之间是完全隔离的,每一个网段的都可以达到最大通信距离。比如在1.5M bit/s的通信速率下,最大网段长度为200米。那么网段1和网段2都可以达到200米,总共可以达到400米。

另外要注意中继器的终端电阻的设置。由于中继器的两个网段完全隔离,如果中继器作为两个网段的终端设备(如上图),那么S1和S2都要拨到ON的位置。如果在某个网段中(比如下图的网段二),中继器作为一种中间设备(非终端),那么相应的网段(网段二)的终端电阻(S2)不能激活(应拨到OFF位置),而要在该网段的两个终端设备上将终端电阻拨到ON位置,如下图:

rs485_repeater_S1ON_S2OFF.png

至于为什么Profibus-DP网络要设置终端电阻,你可以参考这篇文章:为什么Profibus总线要连接终端电阻?(深度分析)

RS485中继器本身也属于Profibus-DP的从站设备(虽然不用设置DP地址),前面说过RS485网络中最多支持32个设备,因此如果使用RS485中继器的话,两个网段都分别能再连接31个设备。

好了,关于Profibus RS485中继器就先聊到这里了,欢迎扫描下面的微信二维码关注我们。


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