一、PROFIBUS網絡的基本特點
現場總線PROFIBUS-DP的物理層采用的是RS485接口技術，是目前應用最普遍的一種形式。要使RS485網絡在高達12Mbps數據傳輸速率的情況下，仍然保持較高的可靠性和穩(wěn)定性，這是很難做到的。因此，在PROFIBUS標準中又對RS485技術做了進一步的嚴格定義和補充，其中包括了網絡拓撲結構、段、終端、中繼、分支等概念，并對所使用的電纜、連接器、中繼器等網絡部件做出詳細的技術規(guī)范。
1、PROFIBUS標準規(guī)定RS485信號傳輸時，采用總線型的網絡拓撲結構，并提出了網絡段、終端、中繼器、連接器等網絡部件和概念，如圖1-1所示，當電纜長度超過PROFIBUS標準規(guī)定的距離或網絡中的站點數量超過規(guī)定數量時，需使用中繼器將總線分割為段1和段2二個網絡段，每個網絡段的頭和尾稱為終端。
2、一個PROFIBUS網絡段的兩個終端站點必須設置終端電阻，而且兩個終端站點在網絡運行期間不能斷電（如果無法做到使設備不斷電，則需要在終端安裝有源終端電阻并保持不斷電，四星電子的有源終端電阻型號為PB-TR485）。終端站點設置終端電阻通常是通過PROFIBUS總線連接器插頭上的終端電阻開關撥到ON來設置的，而網絡段中的其它站點的總線連接器插頭上的開關需撥到OFF，因此判斷哪個站是段的終端至關重要。
3、PROFIBUS標準規(guī)定站點總數量在邏輯上可以有126個（站地址0~125可用于一般主/從站）。一個PROFIBUS網絡段內最多有32個站點。如果需要PROFIBUS總線上連接多于32個站的站點就必須使用中繼器或集線器之類的設備來擴充成幾個段。
4、PROFIBUS通信介質必須使用符合PROFIBUS標準的專用電纜（西門子產品號：6XV1 830-0EH10），該電纜的一般特性如下表1-1：
表1-1 PROFIBUS專用電纜特性
一個PROFIBUS網絡段中通信電纜的最大長度與波特率密切相關，如下表1-2所示。整個PROFIBUS網絡所能達到的最大傳輸速率取決于電纜長度最大的那個網絡段。
表1-2 不同傳輸速率下一個PROFIBUS段的最大電纜長度
二、PROFIBUS中繼器的主要用途和特點
PROFIBUS中繼器主要有以下用途：
1、總線分支功能（集線器功能）：PROFIBUS網絡總線型拓撲結構，不允許有分支，這樣一來就增加了布線困難。在分支處安裝中繼器則又可以擴充一段總線，即用中繼器可以改變PROFIBUS網絡總線型拓撲結構，實現星形及混合型的網絡結構，方便布線。見圖2-1。
2、中繼器功能： PROFIBUS中繼器的二個接口可以分別獨立驅動一個PROFIBUS網絡段，即：可以再連接最多31個站接口，可以延長相應傳輸速率下的最大傳輸距離。還可以實現級連。這樣，通過中繼器組成的混合型PROFIBUS網絡結構，站點數可達126站點。傳輸距離根據級連個數可以到達數公里（與使用的傳輸波特率有關）。
3、隔離器的功能：PROFIBUS中繼器每個接口可擴展為一個“PROFIBUS段”（可稱為“段接口”），每接口段之間是電氣隔離的，也就是段與段之間是隔離的。這對于保護接口，抑制干擾，提高網絡系統的穩(wěn)定性是必不可少的。
4、監(jiān)示診斷功能：通過PROFIBUS中繼器上面的LED指示燈可以監(jiān)視PROFIBUS網絡中各段的工作狀態(tài)，為網絡診斷和排除故障提供參考。
四星電子PROFIBUS中繼器主要有以下特點：
1、物理層透明傳輸：四星電子PROFIBUS中繼器是采用物理層bit位透明傳輸的，與上層協議無關，因此適用于所有基于RS485的PROFIBUS協議，包括：PROFIBUS-DP/V0、V1、V2，及各種應用行規(guī)，包括：PROFIsafe（安全）, Redundancy（冗余）、Ident Systems（識別系統）等等。支持連接多主站通信，如S7 FUNCTION協議、二類主站通信；也支持MPI協議、PPI協議和RS485自由口協議通信，并也可以適用于其它RS485傳輸技術的現場總線或網絡，如MODBUS等。
2、不需要主站配置：不需要主站配置、無GSD文件。
3、不分主/從站接口、不分輸入/輸出接口、不分終端/非終端節(jié)點：每個PROFIBUS接口，主站/從站可接到任何一個接口上，每個接口即可作為終端節(jié)點，也可作非終端節(jié)點。
4、波特率0~12Mbps自適應：不需要開關設置或任何軟件配置。
5、段隔離：每個接口段之間彼此隔離。
6、可級聯：任意一個接口段可再通過PROFIBUS中繼器實現級連以擴展接口段數量，可級連數目與波特率有關。當波特率≥187.5K時，可級連數目是3級；當波特率＜187.5K時，可級連數目最多可以達到5級。
三、產品特性及主要技術參數
● 隔離電壓：1000VDC，電源對RS485和RS485對RS485全隔離
● 電源：9～40VDC寬電壓供電，不受電源電壓波動的影響，帶電源極性接反保護和浪涌保護
● 功耗：FS-PBHUB-2的功耗約1W
● 通信速率：0～12Mbps無延時自動適應
● PROFIBUS接口：DB9F（孔）插座，引腳信號定義符合PROFIBUS標準
● 各個傳輸速率下每段的最大通信距離符合PROFIBUS標準：
● 每個RS485端口具有防雷擊浪涌保護器，可重復性浪涌容量：Ipp=100A（10/700us，4KV） 符合標準：ITU-TK20/21、VDE 0433。±15KV ESD（靜電）保護
● 自恢復過流保護，RS485端口能承受高達60V的電壓引起的持續(xù)過電流
● 每個RS485端口具有數據接收指示燈
● 工作溫度：-40～+85℃
● 外形尺寸：FS-PBHUB-2：93mm×99mm×28mm（長×寬×高），重量：200克
● 安裝方式：背板安裝，安裝螺釘2×M4
四、外部結構及管腳定義
1、產品外形：
圖4-1 中繼器FS-PBHUB-2外形圖
2、安裝尺寸：
圖4-2 中繼器FS-PBHUB-2安裝尺寸圖
3、電源端子：電源端口具有電源極性接反保護和浪涌保護，輸入電壓為9～40VDC之間的任意直流電壓，功耗約1W。產品內部經DC/DC隔離模塊將外接電源與內部電路隔離，這樣就可接至任意設備供電而無需考慮共地干擾問題。
4、指示燈：面板上各發(fā)光二極管指示燈的名稱和功能。
5、PROFIBUS接口DB9F插座的信號定義：
中繼器的每個PROFIBUS接口DB9F（孔座）信號定義符合PROFIBUS標準
五、內部原理框圖
六、PROFIBUS中繼器的應用方案
四星電子PROFIBUS中繼器使用非常靈活多樣，可實現總線型網絡、星形網絡、樹形網絡以及混合型網絡拓撲結構，下面是各種應用方案圖。
七、常見問題解答
1、為什么在網絡段中作為終端的站點不能停電？
在PROFIBUS網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置開關必須撥到ON位置，這樣終端接口就接入了一個220歐的終端電阻，一個390歐的上拉電阻和一個390歐的下拉電阻以確保網絡穩(wěn)定運行，上下拉電阻需要DP插座上的6腳和5腳提供5VDC工作電源。當終端站點停電時，上下拉電阻的5VDC工作電源也就沒有了，這將引起網絡通信異�；驘o法通信。
下圖是PROFIBUS總線連接器插頭的內部原理圖。
2、作為終端的站點不可避免的可能停電怎么辦？
如果由于你受現場條件所限，終端站點需要停電，為了保證網絡的正常通信，需要在網段的終端安裝有源終端電阻（并確保其不停電）來作為網段的終端，西門子公司的有源終端電阻產品號為：6ES7 972-0DA00-0AA0，四星電子的有源終端電阻型號為：PB-TR485。
PROFIBUS網段終端加入有源終端電阻后，其能維持總線電壓在標準水平。因此，總線上任何一個站斷開網絡連接時都不會引起網絡故障。任何一個網段的終端停電都會影響其它網段的通信，所以可能停電的終端都應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。
3、怎樣確定整個網絡能夠達到的最大通信速率？
使用PROFIBUS集線器可以組成復雜的混合型網絡，各網段長短不一，整個網絡能夠達到的最大通信速率取決于最長的網段，如要提高通信速率，可使用中繼器或集線器分割較長的網段，使之符合你的速率要求。
4、FS-PBHUB-X集線器的每個DP接口均已互相隔離，所以在集線器上沒有必要使用隔離的總線連接器，使用普通的非隔離總線連接器即可。如在集線器上安裝使用隔離的總線連接器如PFB-G或PFB-GP則可能增加信號延遲從而使得通信速率下降。
5、怎樣實現PROFIBUS的高速遠距通信？
當PROFIBUS高速通信時，如3Mbps以上的通信速率，用電纜最大只能達到100米，加裝多個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比最好的方案。如四星電子的PROFIBUS轉光纖模塊FS-OLM-S和FS-OLM-M。
