PROFIBUS总线电缆的安装与布线

贺超　胡尚举

摘 要：PROFIBUS—DP总线现场施工过程中，由于安装不当、未使用标准电缆、传输速率与距离、屏蔽与接地、电缆布线等各种因素的影响，会出现总线稳定性差等问题。结合现场的实际，针对上述几点因素进行了分析并改善通讯线路，从而保证了通讯的稳定性。

关键词：profibus总线 屏蔽 电缆

中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0134-02

PROFIBUS一直侧重于系统集成和系统工程等方面，由于其广泛应用性及开放性的特点，已成为能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化应用的现场总线，适用于工厂自动化和过程自动化领域。

在实际的施工过程中，由于安装调试人员对profibus安装规范不了解，对这一新技术掌握不够。在盘柜安装、工业现场的安装与调试、使用维护等各个环节没有遵守profibus安装规范，引入外界EMC干扰。这些外部因素对总线系统在通讯和运行中的稳定性造成影响，从而导致了数据传输错误甚至通讯中断，致使设备运行不正常。

太钢精密带钢公司光亮退火线自2010年3月安装调试完毕后，在试生产和正式生产的过程中屡次出现传动部分通讯网络不稳定的问题。导致机组在正常运行的过程中经常因为通讯数据丢失而发生停车事件，造成马弗炉内钢带过烧，严重时还会出现炉内断带，这对于连续退火线来说是一个非常致命的质量隐患，不仅会降低机组的开动率，还会造成质量不合卷和废品卷。Profibus总线的稳定性显得至关重要。

1 Profibus概述

PROFIBUS网络通讯的本质是RS485串口通讯，按照不同的行业应用，主要有三种通讯行规：DP，FMS和PA行规。

PROFIBUS DP网络的通讯速度较快，主要涉及到的硬件包括：PROFIBUS接口，通讯介质，PROFIBUS插头，中继器，诊断中继器，OLM以及有源终端电阻等。

PROFIBUS通讯介质包括profibus电缆和光纤两种。

2 PROFIBUS现场施工中常见的问题及处理

该公司的光亮退火线自安装调试完，一年来，两条光亮线共出现通讯报警128次，通讯不稳造成机组累计停车时间60.2小时，造成质量不合卷34个。用PROFIBUS-TESTER诊断检测的传动部分各DP站电压情况，超过一般的DP站的工作电压都在临界点附近，随时都有可能发生故障，属于存在隐患的状态。

2.1 PROFIBUS总线连接器的安装

总线的安装是一件非常仔细、认真的工作，要严格的按照行业规范进行。安装、维护中工作人员不严格按上面的方法操作，就会埋下总线不稳定的隐患。不但抗干扰能力低，还容易脱落。

正确的接法如下。

PROFIBUS电缆在插头内接线时，须将屏蔽层剥开（屏蔽层长短要适中，保证和连接器金属部分完全接触），压在插头内的金属部分，将电缆的红色和绿色芯固定在端子上，红色芯应接在端子A，绿色芯应接在端子B；拧紧活动夹子，确保总线压紧屏蔽线该金属部分与插头外部的金属部分相连，当将插头插在CPU或者ET200M等设备的DP口上时，则通过设备连接到了安装底板，而安装底板一般是连接在柜壳上并接地的，从而实现了屏蔽层的接地。

2.2 PROFIBUS总线柜内的布线

由于Profibus—DP总线信号是弱电信号，不能距离动力电缆电线或强电设备太近，特别是整流变频设备。高电压，大电流的动力电缆，与小电压和小电流的电缆应该是分线槽布线，同时线槽应盖上盖板，尽量全封闭；如果现场无法分线槽布线，则将两类电缆尽量远离。

通讯电缆过长时，不要形成环状。根据“右手定律”，如果接成环状，有磁力线从环中间穿过时，容易产生干扰信号。尽量将过长的电缆剪短，放入柜内的电缆槽内。

通讯电缆的屏蔽层在进/出电气柜时，都应该进行屏蔽层接地处理

屏蔽层应该保证与接地铜排进行大面积的接触。通讯电缆在进/出电柜时，都应该将电缆的屏蔽层进行接地处理。这样避免外部的干扰信号进入电柜，同时也避免柜内产生的干扰对外部设备造成影响，从而减少了外界磁场对网络信号电压的影响。

2.3 传输距离与速率设置不匹配

现场总线的传输速率与距离的关系见表1。表1显示的是传输速率与距离的理论值，在现场实际应用还要考虑现场的环境、设备的稳定性等因素。精密带钢光亮线传动部分的的PROFIBUS网络由主控（Siemens S7—300）、低压开关柜总线、43台LENZE变频器构成。最初组态时，设置网络的传输速率为1.5Mbps，系统能稳定运行。经过了半年的运行，系统出现了不稳定，但是实际的距离小于最大理论距离。在后来的调试过程中将传输速率由原来的1.5Mbps改为500kbps，通讯不稳定的问题也随之解决了。这说明在总线调试的过程中还要考虑现场的实际，往往最大理论值实际中是很难达到的。

2.4 中继器的使用

PROFIBUS网络是RS485串口通讯，每个网络理论上最多可连接127个物理站点，其中包括主站、从站以及中继设备；每个物理网段最多32个物理站点设备，每个中继设备（RS485中继器、OLM）也做为网络中的一个物理站点，但没有站号；精密带钢的光亮线传动部分的DP分站共有43个，理论上已经超出了32个上限，但是原有的设计中没有中继器，在改造的过程中增加了一个中继器。

2.5 PROFIBUS电缆

PROFIBUS介质是一根屏蔽双绞电缆，屏蔽可以提高电磁兼容（EMC）能力。PRO FIBUS电缆的特性阻抗应在100Ω到220Ω之间，电缆电容（导体间）应该<60pF/m，导线截面积应≥0.22mm224（AWG）。电缆选择标准参见美国标准EIA RS-485的附录。

信号在传输的过程中如果发生电缆阻抗的变化，信号在这个地方就会引起反射。消除这种反射的方法，其一可以在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续；其二就是保证整条通讯电路上的PROFIBUS电缆属于同一种规格。这样可以避免信号传输过程中的反射干扰。

2.6 改善效果

太钢精密带钢公司的光亮退火线自调试完后，PROFIBUS—DP总线起初出现的问题比较多，基本上都是通讯不稳定，甚至通信中断，造成炉内钢带过烧，导致很多质量不合卷。自2011年，我们按照上述方法经过了多次优化改造，现已连续运行一年时间无Profibus—DP总线故障，取得了显著的效果，为公司创造了很客观的效益。用PROFIBUS-TESTER诊断检测后不难看出，改造前受干扰的各站电压都恢复了正常值，由此可以看出按照标准的规范安装施工的重要性。

3 结语

PROFIBUS总线的应用场合非常多，应用环境也各不相同，但只要严格按照PROFIBUS的规范进行网络拓扑的设计、遵守布线规则、处理好系统的“地”与“接地”等，将在很大程度上避免总线网络使用中出现的各种问题。因此，也希望本文能给广大工作在自动化控制领域的人员提供一些参考，按照PROFIBUS的安装和规范正确的进行现场施工保证PROFIBUS总线网络和整个自动化项目的正常运行。

参考文献

[1] 西门子.SIMOVERT MASTER DRIVES矢量控制使用大全[S].西门子电气传动有限公司，2002，37.

[2] 顾洪军.工业企业网与现场总线技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[3] Siemens PROFIBUS Interface Center'SPC3 User description，Rev.5，1996（10）：1～15.endprint

摘 要：PROFIBUS—DP总线现场施工过程中，由于安装不当、未使用标准电缆、传输速率与距离、屏蔽与接地、电缆布线等各种因素的影响，会出现总线稳定性差等问题。结合现场的实际，针对上述几点因素进行了分析并改善通讯线路，从而保证了通讯的稳定性。

关键词：profibus总线 屏蔽 电缆

中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0134-02

PROFIBUS一直侧重于系统集成和系统工程等方面，由于其广泛应用性及开放性的特点，已成为能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化应用的现场总线，适用于工厂自动化和过程自动化领域。

在实际的施工过程中，由于安装调试人员对profibus安装规范不了解，对这一新技术掌握不够。在盘柜安装、工业现场的安装与调试、使用维护等各个环节没有遵守profibus安装规范，引入外界EMC干扰。这些外部因素对总线系统在通讯和运行中的稳定性造成影响，从而导致了数据传输错误甚至通讯中断，致使设备运行不正常。

太钢精密带钢公司光亮退火线自2010年3月安装调试完毕后，在试生产和正式生产的过程中屡次出现传动部分通讯网络不稳定的问题。导致机组在正常运行的过程中经常因为通讯数据丢失而发生停车事件，造成马弗炉内钢带过烧，严重时还会出现炉内断带，这对于连续退火线来说是一个非常致命的质量隐患，不仅会降低机组的开动率，还会造成质量不合卷和废品卷。Profibus总线的稳定性显得至关重要。

1 Profibus概述

PROFIBUS网络通讯的本质是RS485串口通讯，按照不同的行业应用，主要有三种通讯行规：DP，FMS和PA行规。

PROFIBUS DP网络的通讯速度较快，主要涉及到的硬件包括：PROFIBUS接口，通讯介质，PROFIBUS插头，中继器，诊断中继器，OLM以及有源终端电阻等。

PROFIBUS通讯介质包括profibus电缆和光纤两种。

2 PROFIBUS现场施工中常见的问题及处理

该公司的光亮退火线自安装调试完，一年来，两条光亮线共出现通讯报警128次，通讯不稳造成机组累计停车时间60.2小时，造成质量不合卷34个。用PROFIBUS-TESTER诊断检测的传动部分各DP站电压情况，超过一般的DP站的工作电压都在临界点附近，随时都有可能发生故障，属于存在隐患的状态。

2.1 PROFIBUS总线连接器的安装

总线的安装是一件非常仔细、认真的工作，要严格的按照行业规范进行。安装、维护中工作人员不严格按上面的方法操作，就会埋下总线不稳定的隐患。不但抗干扰能力低，还容易脱落。

正确的接法如下。

PROFIBUS电缆在插头内接线时，须将屏蔽层剥开（屏蔽层长短要适中，保证和连接器金属部分完全接触），压在插头内的金属部分，将电缆的红色和绿色芯固定在端子上，红色芯应接在端子A，绿色芯应接在端子B；拧紧活动夹子，确保总线压紧屏蔽线该金属部分与插头外部的金属部分相连，当将插头插在CPU或者ET200M等设备的DP口上时，则通过设备连接到了安装底板，而安装底板一般是连接在柜壳上并接地的，从而实现了屏蔽层的接地。

2.2 PROFIBUS总线柜内的布线

由于Profibus—DP总线信号是弱电信号，不能距离动力电缆电线或强电设备太近，特别是整流变频设备。高电压，大电流的动力电缆，与小电压和小电流的电缆应该是分线槽布线，同时线槽应盖上盖板，尽量全封闭；如果现场无法分线槽布线，则将两类电缆尽量远离。

通讯电缆过长时，不要形成环状。根据“右手定律”，如果接成环状，有磁力线从环中间穿过时，容易产生干扰信号。尽量将过长的电缆剪短，放入柜内的电缆槽内。

通讯电缆的屏蔽层在进/出电气柜时，都应该进行屏蔽层接地处理

屏蔽层应该保证与接地铜排进行大面积的接触。通讯电缆在进/出电柜时，都应该将电缆的屏蔽层进行接地处理。这样避免外部的干扰信号进入电柜，同时也避免柜内产生的干扰对外部设备造成影响，从而减少了外界磁场对网络信号电压的影响。

2.3 传输距离与速率设置不匹配

现场总线的传输速率与距离的关系见表1。表1显示的是传输速率与距离的理论值，在现场实际应用还要考虑现场的环境、设备的稳定性等因素。精密带钢光亮线传动部分的的PROFIBUS网络由主控（Siemens S7—300）、低压开关柜总线、43台LENZE变频器构成。最初组态时，设置网络的传输速率为1.5Mbps，系统能稳定运行。经过了半年的运行，系统出现了不稳定，但是实际的距离小于最大理论距离。在后来的调试过程中将传输速率由原来的1.5Mbps改为500kbps，通讯不稳定的问题也随之解决了。这说明在总线调试的过程中还要考虑现场的实际，往往最大理论值实际中是很难达到的。

2.4 中继器的使用

PROFIBUS网络是RS485串口通讯，每个网络理论上最多可连接127个物理站点，其中包括主站、从站以及中继设备；每个物理网段最多32个物理站点设备，每个中继设备（RS485中继器、OLM）也做为网络中的一个物理站点，但没有站号；精密带钢的光亮线传动部分的DP分站共有43个，理论上已经超出了32个上限，但是原有的设计中没有中继器，在改造的过程中增加了一个中继器。

2.5 PROFIBUS电缆

PROFIBUS介质是一根屏蔽双绞电缆，屏蔽可以提高电磁兼容（EMC）能力。PRO FIBUS电缆的特性阻抗应在100Ω到220Ω之间，电缆电容（导体间）应该<60pF/m，导线截面积应≥0.22mm224（AWG）。电缆选择标准参见美国标准EIA RS-485的附录。

信号在传输的过程中如果发生电缆阻抗的变化，信号在这个地方就会引起反射。消除这种反射的方法，其一可以在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续；其二就是保证整条通讯电路上的PROFIBUS电缆属于同一种规格。这样可以避免信号传输过程中的反射干扰。

2.6 改善效果

太钢精密带钢公司的光亮退火线自调试完后，PROFIBUS—DP总线起初出现的问题比较多，基本上都是通讯不稳定，甚至通信中断，造成炉内钢带过烧，导致很多质量不合卷。自2011年，我们按照上述方法经过了多次优化改造，现已连续运行一年时间无Profibus—DP总线故障，取得了显著的效果，为公司创造了很客观的效益。用PROFIBUS-TESTER诊断检测后不难看出，改造前受干扰的各站电压都恢复了正常值，由此可以看出按照标准的规范安装施工的重要性。

3 结语

PROFIBUS总线的应用场合非常多，应用环境也各不相同，但只要严格按照PROFIBUS的规范进行网络拓扑的设计、遵守布线规则、处理好系统的“地”与“接地”等，将在很大程度上避免总线网络使用中出现的各种问题。因此，也希望本文能给广大工作在自动化控制领域的人员提供一些参考，按照PROFIBUS的安装和规范正确的进行现场施工保证PROFIBUS总线网络和整个自动化项目的正常运行。

参考文献

[1] 西门子.SIMOVERT MASTER DRIVES矢量控制使用大全[S].西门子电气传动有限公司，2002，37.

[2] 顾洪军.工业企业网与现场总线技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[3] Siemens PROFIBUS Interface Center'SPC3 User description，Rev.5，1996（10）：1～15.endprint

摘 要：PROFIBUS—DP总线现场施工过程中，由于安装不当、未使用标准电缆、传输速率与距离、屏蔽与接地、电缆布线等各种因素的影响，会出现总线稳定性差等问题。结合现场的实际，针对上述几点因素进行了分析并改善通讯线路，从而保证了通讯的稳定性。

关键词：profibus总线 屏蔽 电缆

中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0134-02

PROFIBUS一直侧重于系统集成和系统工程等方面，由于其广泛应用性及开放性的特点，已成为能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化应用的现场总线，适用于工厂自动化和过程自动化领域。

在实际的施工过程中，由于安装调试人员对profibus安装规范不了解，对这一新技术掌握不够。在盘柜安装、工业现场的安装与调试、使用维护等各个环节没有遵守profibus安装规范，引入外界EMC干扰。这些外部因素对总线系统在通讯和运行中的稳定性造成影响，从而导致了数据传输错误甚至通讯中断，致使设备运行不正常。

太钢精密带钢公司光亮退火线自2010年3月安装调试完毕后，在试生产和正式生产的过程中屡次出现传动部分通讯网络不稳定的问题。导致机组在正常运行的过程中经常因为通讯数据丢失而发生停车事件，造成马弗炉内钢带过烧，严重时还会出现炉内断带，这对于连续退火线来说是一个非常致命的质量隐患，不仅会降低机组的开动率，还会造成质量不合卷和废品卷。Profibus总线的稳定性显得至关重要。

1 Profibus概述

PROFIBUS网络通讯的本质是RS485串口通讯，按照不同的行业应用，主要有三种通讯行规：DP，FMS和PA行规。

PROFIBUS DP网络的通讯速度较快，主要涉及到的硬件包括：PROFIBUS接口，通讯介质，PROFIBUS插头，中继器，诊断中继器，OLM以及有源终端电阻等。

PROFIBUS通讯介质包括profibus电缆和光纤两种。

2 PROFIBUS现场施工中常见的问题及处理

该公司的光亮退火线自安装调试完，一年来，两条光亮线共出现通讯报警128次，通讯不稳造成机组累计停车时间60.2小时，造成质量不合卷34个。用PROFIBUS-TESTER诊断检测的传动部分各DP站电压情况，超过一般的DP站的工作电压都在临界点附近，随时都有可能发生故障，属于存在隐患的状态。

2.1 PROFIBUS总线连接器的安装

总线的安装是一件非常仔细、认真的工作，要严格的按照行业规范进行。安装、维护中工作人员不严格按上面的方法操作，就会埋下总线不稳定的隐患。不但抗干扰能力低，还容易脱落。

正确的接法如下。

PROFIBUS电缆在插头内接线时，须将屏蔽层剥开（屏蔽层长短要适中，保证和连接器金属部分完全接触），压在插头内的金属部分，将电缆的红色和绿色芯固定在端子上，红色芯应接在端子A，绿色芯应接在端子B；拧紧活动夹子，确保总线压紧屏蔽线该金属部分与插头外部的金属部分相连，当将插头插在CPU或者ET200M等设备的DP口上时，则通过设备连接到了安装底板，而安装底板一般是连接在柜壳上并接地的，从而实现了屏蔽层的接地。

2.2 PROFIBUS总线柜内的布线

由于Profibus—DP总线信号是弱电信号，不能距离动力电缆电线或强电设备太近，特别是整流变频设备。高电压，大电流的动力电缆，与小电压和小电流的电缆应该是分线槽布线，同时线槽应盖上盖板，尽量全封闭；如果现场无法分线槽布线，则将两类电缆尽量远离。

通讯电缆过长时，不要形成环状。根据“右手定律”，如果接成环状，有磁力线从环中间穿过时，容易产生干扰信号。尽量将过长的电缆剪短，放入柜内的电缆槽内。

通讯电缆的屏蔽层在进/出电气柜时，都应该进行屏蔽层接地处理

屏蔽层应该保证与接地铜排进行大面积的接触。通讯电缆在进/出电柜时，都应该将电缆的屏蔽层进行接地处理。这样避免外部的干扰信号进入电柜，同时也避免柜内产生的干扰对外部设备造成影响，从而减少了外界磁场对网络信号电压的影响。

2.3 传输距离与速率设置不匹配

现场总线的传输速率与距离的关系见表1。表1显示的是传输速率与距离的理论值，在现场实际应用还要考虑现场的环境、设备的稳定性等因素。精密带钢光亮线传动部分的的PROFIBUS网络由主控（Siemens S7—300）、低压开关柜总线、43台LENZE变频器构成。最初组态时，设置网络的传输速率为1.5Mbps，系统能稳定运行。经过了半年的运行，系统出现了不稳定，但是实际的距离小于最大理论距离。在后来的调试过程中将传输速率由原来的1.5Mbps改为500kbps，通讯不稳定的问题也随之解决了。这说明在总线调试的过程中还要考虑现场的实际，往往最大理论值实际中是很难达到的。

2.4 中继器的使用

PROFIBUS网络是RS485串口通讯，每个网络理论上最多可连接127个物理站点，其中包括主站、从站以及中继设备；每个物理网段最多32个物理站点设备，每个中继设备（RS485中继器、OLM）也做为网络中的一个物理站点，但没有站号；精密带钢的光亮线传动部分的DP分站共有43个，理论上已经超出了32个上限，但是原有的设计中没有中继器，在改造的过程中增加了一个中继器。

2.5 PROFIBUS电缆

PROFIBUS介质是一根屏蔽双绞电缆，屏蔽可以提高电磁兼容（EMC）能力。PRO FIBUS电缆的特性阻抗应在100Ω到220Ω之间，电缆电容（导体间）应该<60pF/m，导线截面积应≥0.22mm224（AWG）。电缆选择标准参见美国标准EIA RS-485的附录。

信号在传输的过程中如果发生电缆阻抗的变化，信号在这个地方就会引起反射。消除这种反射的方法，其一可以在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续；其二就是保证整条通讯电路上的PROFIBUS电缆属于同一种规格。这样可以避免信号传输过程中的反射干扰。

2.6 改善效果

太钢精密带钢公司的光亮退火线自调试完后，PROFIBUS—DP总线起初出现的问题比较多，基本上都是通讯不稳定，甚至通信中断，造成炉内钢带过烧，导致很多质量不合卷。自2011年，我们按照上述方法经过了多次优化改造，现已连续运行一年时间无Profibus—DP总线故障，取得了显著的效果，为公司创造了很客观的效益。用PROFIBUS-TESTER诊断检测后不难看出，改造前受干扰的各站电压都恢复了正常值，由此可以看出按照标准的规范安装施工的重要性。

3 结语

PROFIBUS总线的应用场合非常多，应用环境也各不相同，但只要严格按照PROFIBUS的规范进行网络拓扑的设计、遵守布线规则、处理好系统的“地”与“接地”等，将在很大程度上避免总线网络使用中出现的各种问题。因此，也希望本文能给广大工作在自动化控制领域的人员提供一些参考，按照PROFIBUS的安装和规范正确的进行现场施工保证PROFIBUS总线网络和整个自动化项目的正常运行。

参考文献

[1] 西门子.SIMOVERT MASTER DRIVES矢量控制使用大全[S].西门子电气传动有限公司，2002，37.

[2] 顾洪军.工业企业网与现场总线技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[3] Siemens PROFIBUS Interface Center'SPC3 User description，Rev.5，1996（10）：1～15.endprint