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總線網(wǎng)絡(luò)中終端電阻的應(yīng)用

在總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中(如基金會現(xiàn)場總線,PROFIBUS DP總線),網(wǎng)絡(luò)兩端電纜都連接有終端電阻。終端電阻的作用是為了消除在通信電纜中的信號反射,提高通信的質(zhì)量,將干擾信號消除的作用,根據(jù)傳輸線理論,終端電阻可以吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射波,有效地增強(qiáng)信號強(qiáng)度,主要導(dǎo)致信號反射的原因有兩種:阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。

  1. 阻抗不連續(xù):信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有(短路),或者阻抗很大(斷線),這時信號將會造成反射, 而使信號波形失真,這種失真的現(xiàn)象在傳輸線短時并不明顯, 但隨著傳輸線的加長會更加嚴(yán)重, 致使無法正確傳輸。這種信號反射的原理,與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)引起反射是相似的。消除這種反射的方法,就必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻,使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的,因此,在通訊電纜的另一端可跨接一個同樣大小的終端電阻。

  2. 引起信號反射的另一個原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射,主要表現(xiàn)在通訊線路處在空閑方式時,整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。在一個物理網(wǎng)段中,如果終端和總線電纜阻抗不匹配,則最大通訊距離會減少一半。因而,在一個物理網(wǎng)段中,應(yīng)該保證在網(wǎng)絡(luò)的兩個終端各有一個終端電阻,不能增加也不能減少,否則我們的總線上的網(wǎng)線與終端電阻將會出現(xiàn)不匹配的問題。這就意味著,如果終端站點(diǎn)出現(xiàn)問題,則有可能會影響到整個網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量。

在基金會現(xiàn)場總線中,終端電阻位于現(xiàn)場的總線接線箱和FCS總線母版上,在總線兩端需要將終端電阻開關(guān)撥到ON的位置,如有多個總線接線箱,需要將中間的接線箱終端電阻撥到OFF,始終終端電阻保證最末端為打開狀態(tài),如下圖所示,如沒有按上述要求,正常通信情況下,可能不會有影響,如果總線受到干擾時或某個儀表短路時,可能會導(dǎo)致其他數(shù)據(jù)失真或其他儀表掉線的情況出現(xiàn)。

基金會現(xiàn)場總線

PROFIBUS DP總線也是一樣,兩端的終端電阻需要撥到ON,若中間還有DP接頭,終端電阻撥到OFF,這里需要注意的是,若中間的某個DP接頭開關(guān)為ON,則后面的站點(diǎn)的數(shù)據(jù)將不能傳輸過來。如圖所示。

PROFIBUS DP總線

DP總線連接

基金會總線電纜和DP總線的電纜,都帶有屏蔽層,將屏蔽電纜接地,也可以達(dá)到抗外部干擾的目的。

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