一、四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器的主要用途和特點(diǎn)
隔離型PROFIBUS總線連接器PFB-GP主要有以下用途：
1、抑制通信口的干擾。許多具有PROFIBUS/MPI/PPI接口的設(shè)備，如PLC、PROFIBUS遠(yuǎn)程I/O、變頻器、現(xiàn)場儀表等，其通信口一般是非隔離的，當(dāng)多個(gè)站點(diǎn)組成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于各個(gè)站點(diǎn)的地電位不相等，站點(diǎn)之間的地電位差勢必在通信口上產(chǎn)生縱向干擾，特別是網(wǎng)絡(luò)中連接有變頻器通信時(shí)干擾情況最為嚴(yán)重，使得通信時(shí)通時(shí)斷、數(shù)據(jù)出錯(cuò)或根本不能通信。在各個(gè)設(shè)備的通信口上安裝PFB-GP隔離器將信號隔離后，即可消除站點(diǎn)之間的地電位差，使干擾得以消除。
2、解決由于各站點(diǎn)之間的地電位差過大導(dǎo)致通信口損壞問題。PROFIBUS/MPI/PPI均使用RS485接口芯片，根據(jù)EIA/TIA-RS485標(biāo)準(zhǔn)，RS485芯片所能承受的最大信號電壓范圍為-7V～+12V，超過該范圍將使芯片損壞或通信異常。而由于施工布線、配電、以及其它不明原因等不規(guī)范的因素，站點(diǎn)之間的地電位差常常超過幾十伏。
3、防止浪涌或雷擊引起的通信口損壞問題。當(dāng)有雷擊時(shí)、或通信電纜與強(qiáng)電電纜相距較近或大功率用電設(shè)備啟停瞬間，可能在通信電纜中產(chǎn)生浪涌電壓損壞通信口。隔離型PFB-GP總線連接器內(nèi)部符合ITU-TK20/21標(biāo)準(zhǔn)的防浪涌雷擊保護(hù)器件可以將浪涌電壓鉗制在安全范圍內(nèi)，從而保護(hù)通信接口不受損壞。即使浪涌雷擊超過了器件的保護(hù)范圍，也只會損壞PFB-GP隔離器，而不會使設(shè)備損壞，更換PFB-GP后即可迅速恢復(fù)生產(chǎn)，將由于雷擊等引起的停產(chǎn)時(shí)間縮到最短。
4、通信口修復(fù)功能。偶爾有的設(shè)備由于設(shè)計(jì)、制造缺陷或通信口故障（并不是完全損壞）等原因，使得通信時(shí)產(chǎn)生一些奇怪的軟故障，使用PFB-GP后一般能消除這類故障。
四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器PFB-GP主要有以下特點(diǎn)：
1、外形和使用方法與傳統(tǒng)的PROFIBUS總線連接器插頭相同，體積小巧占用空間小，易于安裝，無需單獨(dú)供電，直接插到設(shè)備的PROFIBUS-DP插座或MPI/PPI插座上即可。科技的發(fā)展和芯片的高度集成化，使得在這個(gè)很小的插頭內(nèi)安裝下隔離器這樣較為復(fù)雜的電路成為現(xiàn)實(shí)！
2、物理層透明傳輸。四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器是采用物理層bit位透明傳輸?shù)模c上層協(xié)議無關(guān)，因此適用于所有基于RS485的PROFIBUS協(xié)議，包括：PROFIBUS-DP/V0、V1、V2，及各種應(yīng)用行規(guī)等。支持連接多主站通信，如S7 FUNCTION協(xié)議、二類主站通信；也支持MPI協(xié)議、PPI協(xié)議和RS485自由口協(xié)議通信，并也可以適用于其它RS485傳輸技術(shù)的現(xiàn)場總線或網(wǎng)絡(luò)。
3、PFB-GP帶有標(biāo)準(zhǔn)的DB9F編程口插座，便于插入各種編程電纜以及連接各種通信卡和觸摸屏等。
4、PFB-GP上設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)通信指示燈，便于網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備故障查找。
5、波特率0~10Mbps自適應(yīng)，不需要開關(guān)設(shè)置或任何軟件配置。
6、電源輸入端口-電源輸出端口、電源端口-RS485、RS485-RS485全部隔離。
二、產(chǎn)品特性及主要技術(shù)參數(shù)
● 隔離電壓：1000VDC，電源對RS485和RS485對RS485全隔離。
● 電源：自動(dòng)選擇PLC的編程口或PROFIBUS-DP插座（DB9F孔座）的7腳（+）和2腳（-）提供的24VDC±10%電源供電，或6腳（+）和5腳（-）提供5VDC±10%電源供電，有其一即可。
● 功耗：約0.7W。
● 通信速率：0～10Mbps無延時(shí)自動(dòng)適應(yīng)。
● 集成終端和偏置電阻、數(shù)據(jù)通信指示燈。
● 各個(gè)傳輸速率下通信電纜允許的最大長度符合PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)：
● 一段總線上最多可掛32個(gè)PFB-GP，通過加裝PROFIBUS中繼器或集線器可增加至數(shù)百個(gè)站點(diǎn)。
● 隔離后的RS485端口具有防雷擊浪涌保護(hù)器，可重復(fù)性浪涌容量：Ipp=100A（10/700us，4KV） 符合標(biāo)準(zhǔn)：ITU-TK20/21、VDE 0433。同時(shí)具有±15KV ESD（靜電）保護(hù)。
● 自恢復(fù)過流保護(hù)，隔離后的RS485端口能承受高達(dá)60V的持續(xù)電壓引起的持續(xù)過電流。
● 工作溫度：-40～+85℃工業(yè)級工作溫度。
● 外形尺寸：80mm×17mm×42mm（長×寬×高），重量：50克。
● 安裝方式：直接插入設(shè)備的PROFIBUS/MPI/PPI標(biāo)準(zhǔn)插座（DB9F孔座）。
三、外部結(jié)構(gòu)及管腳定義
1、PFB-GP產(chǎn)品外形：
2、PFB-GP內(nèi)部結(jié)構(gòu)：
3、指示燈：PFB-GP上有一個(gè)發(fā)光二極管指示燈TXD，當(dāng)PFB-GP向總線電纜發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)指示燈以約5Hz頻率閃爍。
4、PFB-GP的PROFIBUS接口DB9M針座插頭的信號定義：
注：只要設(shè)備的PROFIBUS/MPI/PPI插座（DB9F孔座）的6腳和5腳有5VDC電源輸出，或7腳和2腳有24VDC電源輸出，有其一即可，就可保證PFB-GP得到正常工作電源。
5、PFB-GP的編程口DB9F孔座插座的信號定義：
注：編程口DB9F孔座的6腳和5腳可提供5VDC電壓和最大50mA輸出電流。
6、PFB-GP的RS485信號端子：
四、內(nèi)部原理框圖
五、四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器的使用方法
與使用傳統(tǒng)的非隔離PROFIBUS總線連接器一樣，連接PFB-GP隔離器的通信電纜必須使用符合PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的專用電纜（西門子產(chǎn)品號：6XV1 830-0EH10），該電纜的一般特性如下表5-1：
PFB-GP應(yīng)直接插到設(shè)備的PROFIBUS/MPI/PPI的DB9F插座上，在PFB-GP和設(shè)備的DB9F插座之間不能有延長電纜，也不能串入其它總線插頭。
1、PFB-GP安裝在總線終端時(shí)的接線
一段PROFIBUS電纜的頭和尾稱為終端，當(dāng)PFB-GP安裝在終端時(shí)，電纜只接A1、B1端子并且須將終端電阻開關(guān)撥到“on”位置。
圖5-1 PFB-GP安裝在總線終端時(shí)的接線
圖中：
1、終端電阻設(shè)置開關(guān)，網(wǎng)絡(luò)的二個(gè)終端PFB-GP撥到“on”。
2、發(fā)光二極管數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈
3、PROFIBUS總線電纜。
4、RS485接線端子，網(wǎng)絡(luò)的二個(gè)終端接A1（RS485信號負(fù)，綠色）、B1（RS485信號正，紅色）。
5、編程口，可插入編程電纜或連接各種通信卡等設(shè)備，允許插入的電纜最大長度為5米。
2、PFB-GP安裝在總線中間時(shí)的接線
在一段總線的二個(gè)終端之間可以安裝最多30個(gè)PFB-GP，電纜需接A1、B1端子和A2、B2端子并且須將終端電阻開關(guān)撥到“off”位置。
圖5-2 PFB-GP安裝在總線中間時(shí)的接線
圖中：
1、終端電阻設(shè)置開關(guān)，網(wǎng)絡(luò)中間所有的PFB-GP撥到“off”。
2、發(fā)光二極管數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈。
3、PROFIBUS總線電纜。
4、RS485接線端子，網(wǎng)絡(luò)中間的PFB-GP接A1（RS485信號負(fù)，綠色）、B1（RS485信號正， 紅色），A2（RS485信號負(fù)，綠色）、B2（RS485信號正，紅色）。
5、編程口，可插入編程電纜或連接各種通信卡等設(shè)備，允許插入的電纜最大長度為5米。
3、PFB-GP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
同傳統(tǒng)的非隔離PROFIBUS總線連接器一樣，PFB-GP仍是總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線不允許有分支，當(dāng)需要分支時(shí)必須在分支處加裝PROFIBUS中繼器或集線器。
圖中PFB-GP的編程口DB9F（孔）插座可以插入編程電纜或連接各種通信卡或人機(jī)界面等設(shè)備，允許插入的電纜最大長度為5米。當(dāng)總線中的站點(diǎn)數(shù)量超過32個(gè)或總線長度超過PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的對應(yīng)傳輸速率下的最大允許長度時(shí)需加裝PROFIBUS中繼器或集線器分割總線。
圖5-3 PFB-GP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
4、PFB-GP的應(yīng)用方案圖
PFB-GP可以與不帶編程口的PFB-G混用，在需要接入編程設(shè)備的站點(diǎn)上安裝PFB-GP，不需要接入編程設(shè)備的站點(diǎn)安裝PFB-G以節(jié)省工程成本。也可全部安裝PFB-GP以方便調(diào)試人員在任何站點(diǎn)都可接入編程設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)。
有些變頻器的RS485接口是接線端子形狀，不便于安裝PFB-GP，用戶可選用四星電子的另一款RS485隔離器，型號為BH-485G或E485GP，其外形結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝帶接線端子。
圖5-4 PFB-GP的應(yīng)用方案示意圖
六、常見問題解答
1、PFB-GP的工作電源從哪里獲取？
只要設(shè)備的PROFIBUS/MPI/PPI插座（DB9F孔座）的6腳和5腳有5VDC電源輸出，或7腳和2腳有24VDC電源輸出，有其一即可，就可保證PFB-GP得到正常工作電源。
2、有極少數(shù)設(shè)備如西門子S7-1200PLC的RS485模塊CM1241和DP模塊CM1242、CM1243，其RS485接口的DB9F插座的7腳和2腳之間沒有24VDC電源輸出，6腳和5腳之間雖有5VDC電源輸出，但內(nèi)部串聯(lián)有一只100歐姆的電阻或只能提供很小的輸出電流（CM1241串有電阻，CM1242和CM1243只能提供最大15mA輸出電流），是否可以使用PFB-G隔離器？
這種情況下無法直接使用PFB-G隔離器了，因?yàn)镻LC的DB9F插座上的6腳和5腳之間因內(nèi)部串聯(lián)有100歐電阻后就不能帶負(fù)載了（雖然用萬用表測量6腳和5腳之間的開路電壓為5VDC，但在6腳和5腳之間接上一只50歐電阻后，測量其電壓可看到已降到2V以下了。），而PFB-G的耗電為130mA，對于這種設(shè)備的RS485接口的隔離有以下二種辦法：
可使用四星電子的另一款隔離器BH-485G，這是一種通用的適合標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝的RS485隔離器，由外接電源供電，性能與PFB-G相同。
可使用帶編程口的隔離型總線連接器PFB-GP，如圖6-2所示，從該連接器的編程口插座（DB9F）的7腳和2腳上輸入24VDC電源，7腳為正極，2腳為負(fù)極，不能接錯(cuò)。由于PFB-GP內(nèi)部已有DC/DC隔離電源模塊將輸入的24VDC電源進(jìn)行了隔離，所以24VDC電源可取自任意設(shè)備而無需擔(dān)心電源共地干擾等問題。
圖6-2 PFB-GP外接電源的方法
3、為什么在網(wǎng)絡(luò)段中作為終端的站點(diǎn)不能停電？
在PROFIBUS網(wǎng)段的首和尾稱為終端，為了抑制RS485信號的反射和畸變，終端電纜需接到總線連接器的A1、B1端子上，終端接口上的總線連接器插頭上的終端電阻設(shè)置開關(guān)必須撥到ON位置，這樣終端接口就接入了一個(gè)220歐的終端電阻，一個(gè)390歐的上拉電阻和一個(gè)390歐的下拉電阻以確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行，上下拉電阻需要DP插座上的6腳和5腳提供5VDC工作電源。當(dāng)終端站點(diǎn)停電時(shí)，上下拉電阻的5VDC工作電源也就沒有了，這將引起網(wǎng)絡(luò)通信異常或無法通信。
下圖是傳統(tǒng)的非隔離的PROFIBUS總線連接器插頭的內(nèi)部原理圖。
圖6-2 PROFIBUS總線連接器插頭內(nèi)部原理圖
4、作為終端的站點(diǎn)不可避免的可能停電怎么辦？
如果由于你受現(xiàn)場條件所限，終端站點(diǎn)需要停電或你的終端站點(diǎn)的DP接口是接線端子無法安裝總線連接器，為了保證網(wǎng)絡(luò)的正常通信，需要在網(wǎng)段的終端安裝有源終端電阻（并確保其不停電）來作為網(wǎng)段的終端，西門子公司的有源終端電阻產(chǎn)品號為：6ES7 972-0DA00-0AA0，四星電子的有源終端電阻型號為：PB-TR485。
PROFIBUS網(wǎng)段終端加入有源終端電阻后，其能維持總線電壓在標(biāo)準(zhǔn)水平。因此，總線上任何一個(gè)站斷開網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)都不會引起網(wǎng)絡(luò)故障。任何一個(gè)網(wǎng)段的終端停電都會影響其它網(wǎng)段的通信，所以可能停電的終端都應(yīng)該使用有源終端電阻來替代，并確保該有源終端電阻不停電。
圖6-3 在可能停電的網(wǎng)段終端安裝有源終端電阻
5、怎樣實(shí)現(xiàn)PROFIBUS的高速遠(yuǎn)距離通信？
高速通信是PROFIBUS的優(yōu)勢特點(diǎn)之一，但當(dāng)PROFIBUS使用較高速率通信時(shí)，如3Mbps以上的通信速率，用電纜傳輸最大只能達(dá)到100米，加裝多個(gè)中繼器或集線器會帶來信號延遲增大、成本增加，供電麻煩等問題，使用光纖傳輸是目前性價(jià)比最好的方案。如四星電子的PROFIBUS轉(zhuǎn)光纖模塊FS-OLM-S和FS-OLM-M。
