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1引言
隨著自動控制技術的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術在工業(yè)控制中的應用也越來越廣泛。在現(xiàn)有的各種現(xiàn)場總線中，PROFIBUS總線占有很大的市場份額，并提供了DP、PA和FMS三種協(xié)議類型。2006年11月PROFIBUS現(xiàn)場總線正式成為我國現(xiàn)場總線國家標準(GB/T20540-2006)。作為PROFIBUS總線中重要的一種類型，PROFIBUS-DP主要是面向工廠現(xiàn)場層應用，主要特點是網(wǎng)絡規(guī)模小，但數(shù)據(jù)傳輸速率較快，最快可達12Mbps,用于設備級控制部分與分散式I/O的通信，可取代24VDC或4?20mA信號傳輸。
如今PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在工業(yè)生產中的應用越來越廣泛，各種惡劣環(huán)境中對PROF1BUS-DP網(wǎng)絡的干擾源也越來越多，如變頻器、交流接觸器、大功率電機的啟動、停止等都產生電磁污染，通過空間輻射和動力電源線對電子設備造成干擾。所以需要釆取必要的措施來保證PROFIBUS.DP網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。
2PROFIBUS-DP組網(wǎng)規(guī)則
保證PROFIBUS-DP網(wǎng)絡的可靠性首先在組網(wǎng)的時候要遵循一定的組網(wǎng)規(guī)則，PROFIBUS-DP網(wǎng)絡是RS485串口通訊，半雙工,支持光纖通訊，每個網(wǎng)絡理論上最多可連接127個物理站點，其中包括主站、從站以及中繼設備。每個物理網(wǎng)段最多32個物理站點設備，物理網(wǎng)段兩終端都需要設置終端電阻或使用有源終端電阻，每個網(wǎng)段的通訊距離或者設備數(shù)如果超限，需要增加RS485中繼器進行網(wǎng)絡拓展，中繼器最多可申聯(lián)9個。如果網(wǎng)絡中涉及到分支電纜，則應注意分支電纜的長度應當嚴格遵守PROFIBUS的協(xié)議規(guī)定，如表1所示。

3硬件抗干擾性設計
在遵循PROFIBUS-DP組網(wǎng)規(guī)則的前提下，需要選擇一款安全、穩(wěn)定的帶DP通訊功能的工業(yè)儀表。工業(yè)儀表均配備了PROFIBUS-DP選件板，在PROFIBUS-DP組網(wǎng)通訊時安全穩(wěn)定，適合各種工業(yè)稱重場合，其硬件抗干擾設計主要體現(xiàn)在地線部分、電源部分、接口及其他措施等幾個方面。
3.1地線部分
接地是抑制干擾的重要方法之一。儀表中地線結構大致有系統(tǒng)地、機殼地、數(shù)字地和模擬地等，如能將接地和屏蔽正確結合起來使用可解決大部分干擾問題。主要釆取的方法有：
（1）    數(shù)字、模擬電路分開
在儀表中，既有模擬電路信號接入，也有數(shù)字電路信號傳輸，因此，在電路設計時，將數(shù)宇電路的信號線和模擬電路的信號線相互隔離，并分別用兩個獨立的電源對它們供電，最后以單點公地的方法進行連接，以増強抗干擾能力。
（2）    加粗地線
若接地線條很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使微處理器的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此，在制作PCB板時，應將地線加粗，使它能通過3倍于印刷電路板上的允許電流，一般為1mm左右，并且使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，將有助于增強抗噪聲能力。
（3）接地線構成閉環(huán)回路
一塊印刷電路板上有很多集成電路，尤其遇有耗電多的元件時，因受到線條粗細限制，地線產生電位差,引起抗噪聲能力下降，如果將地線連成環(huán)略，則其差值縮小，明顯地提高抗噪聲能力。因此，系統(tǒng)的主板的地線設計成回路。
3.2電源部分
電源模塊穩(wěn)定，整個電路的抗干擾就解決了一大半。電源是系統(tǒng)的核心部分之一，電源設計的好壞上主要可以從下面幾個方面著手做抗干擾性設計：
（1）電源退耦：每個IC的電源正到電源負之間都需就近加0.1卩F和1000pF的去耦電容，一般多層板的電源層和地線層之間的介質電容為lOOOpF左右，所以IC上只需加0.1卩電容，如果IC很多，則每組電源還需額外的加上10卩F到幾十卩F的電解電容。
（2）在開關電源的輸入端加上脈沖群濾波器，輸出端加上電容濾波網(wǎng)絡，增加電壓的穩(wěn)定性，濾除交流電網(wǎng)和直流電源上的尖峰脈沖干擾。
（3）對于同一電船中對需要隔離的電陪供電時，加上隔離型的DC-DC模塊，以阻斷兩者之間的電氣干擾：過程通道和智能節(jié)點的核心模塊之間進行相互隔離，釆用隔離的DC-DC模塊為其分別供電，減少耦合方式申入的干擾。
3.3接口及其他措施
過程通道是前向通道、后向接口與智能節(jié)點主控制器單元之間傳輸信息的通道，也是最需要抗干擾措施的通道。由于國內用電設備連接情況復雜，所以接口保護勢在必行。直接保護由限流電阻+TVS組成，主要防止能量較低干擾及地電位不平衡。隔離由光耦+隔離電源等組成，需要考慮隔離電壓反通信口速度。從而使過程通道上的信噪比大大的提高。
除了以上提到的措施，其他釆取的設計有：（DCMOS芯片的輸入阻抗很髙，易受感應，
對不用的引腳要接地或接電源正極。
（2）信號線屏蔽并相互絞合使用，信號線遠離干擾源，不與電網(wǎng)線平行。
（3）    晶振靠近單片機時鐘輸入引腳，用地線把時鐘區(qū)隔離，晶振外殼接地并固定。
（4）    安裝在PCB板上的散熱器，如果與散熱器下的PCB上的走線的電壓差過大，會造成短路或擊穿，因此散熱器下面不布線。
（5）    在可能的條件下，在數(shù)據(jù)線及地址線中插入地線。
4PROFIBUS-DP通訊抗干擾性對比
為了測試PROFIBUS-DP通訊的抗干擾性能，選擇帶PROFIBUS-DP功能板的工業(yè)稱重儀表1ND560與某國外公司的同樣功能的一款儀表A進行一起抗干擾性實驗。
IND560是某公司開發(fā)的一款技術先進、功能強大的通用稱重終端，如圖1所示。IND560可聯(lián)接廣泛使用的應變片式傳感器和使用電磁力補償技術的高精度傳感器，具有眾多與PC或PLC的通訊接口方式和數(shù)字I/O控制端口。同時IND560具有面板式、臺式和墻式安裝方式。
IND56使用366Hz極快的A/D轉換率，TraxDSpm專利數(shù)字濾波技術以及50Hz輸入/輸岀點刷新率。能輕松實現(xiàn)從毫克至噸的精確測量。IND560在灌裝和配料應用上的優(yōu)越性在于可工作在手動、半自動、全自動3種方式，結合先進的控制算法實現(xiàn)物料的快速、精確稱量控制。IND560可以控制達18位的數(shù)字輸出點，不需要PLC或其他外部I/O設備即可完成定值稱重的所有控制。能減少中間環(huán)節(jié)，提高控制系統(tǒng)的整體可靠性、控制精度以及執(zhí)行效率。IND560幾乎可以成為眾多工業(yè)應用領域中完美的稱重解決方案。
在相同的條件下，把2個帶各自DP通訊板的儀表掛接在PROFIBUS-DP總線上，配置PROFIBUS-DP網(wǎng)絡，使其正常通訊。在通訊的同時，外部對2個儀表分別添加干擾源，分別觀測2個儀表的顯示以SPROFIBUS-DP通訊情況，實驗結果如表2所示。

從表2可以看到IND560儀表在3種干擾下,顯示數(shù)據(jù)沒有任何波動，DP通訊也一直正常。而A儀表在干擾下,顯示數(shù)據(jù)會不停跳動，跳動范圍從幾到幾百，甚至超出量程，偶爾會自動重啟，DP通訊也會發(fā)生掉線的情況。

5結論
PROFIBUS-DP如今應用越來越廣泛，保證PROFIBUS-DP網(wǎng)絡的穩(wěn)定是安全高效生產的前提。某公司PROFIBUS-DP^線型稱重儀表IND560接口靈活、功能強大、性能優(yōu)越，可廣泛應用在醫(yī)藥、食品、橡膠、石油、化工、精細配料等工業(yè)過程領域和交通、物流、倉儲、港口等貿易結算過程。

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