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   ：邵澤春
 
 

• 標準PROFIBUS通訊電纜的特性阻抗為150歐姆，這與PB頭的終端電阻設置為“ON”時的終端電阻值剛好匹配，如果選擇普通的電纜，其特性阻抗與終端電阻很可能不匹配，則通訊性能將會受到影響；

  標準的PROFIBUS電纜往往是雙層屏蔽的，屏蔽效果比較好。另外，標準通訊電纜是雙絞的，因而對于信號在電纜內傳輸時自身產生的干擾也能夠起到自我抑制的作用。

  ②屏蔽層多點接地

  PROFIBUS電纜在插頭內接線時，須將屏蔽層剝開，壓在插頭內的金屬部分，該金屬部分與當Sub-D插頭外部的金屬部分相連，當將插頭插在CPU或者ET200M等設備的DP口上時，則通過設備連接到了安裝底板，而安裝底板一般是連接在柜殼上并接地的，從而實現了屏蔽層的接地。

   

  圖23  PROFIBUS 插頭內部接線即屏蔽層的處理

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  由于接地有利于保護PLC設備以及DP通訊口，因此對于所有的PROFIBUS站點都要求進行接地處理，即“多點接地”。

  ③布線規則

• 不同電壓等級的電纜分線槽布線

• 高電壓，大電流的動力電纜，與小電壓和小電流的電纜應該是分線槽布線，同時線槽應蓋上蓋板，盡量全封閉；如果現場無法分線槽布線，則將兩類電纜盡量遠離，中間加金屬隔板進行隔離，同時金屬線槽要做接地處理（圖24）。

                              

  圖24  電纜槽架以及電纜在線槽內的處理

   

  圖25 現場布線

  電纜槽架之間也的連接應該保證用金屬連接部件大面積連接處理，同時注意“接地”的連接。

   

  圖26 電纜橋架之間的連接以及接地處理

• 通訊電纜單獨在線槽外布線時，可根據情況采用穿金屬管的方式，這樣既可以保護通訊電纜不被損壞，對于防止EMC的干擾也有好處，但注意外部的金屬管需要接地（圖25）；

•  

  圖27 現場的通訊電纜

  圖26中的電纜通訊直接暴露在外面，很容易被壓斷，類似情況可考慮局部或者全部穿管。

• 通訊電纜與動力電纜避免長距離平行布線

• 由于平行布線的兩根電纜之間需要考慮空間電容耦合，因此為了避免相互之間的影響，應避免平行布線（圖27）。

   

   

  圖28  通訊電纜在線槽內與動力電纜平行走線

   

  在圖27中，通訊電纜不僅沒有滿足a. 或 b. 兩條原則，反而與比較大的動力電纜平行布線，這會導致該電纜比較容易受到動力電纜的干擾。

   

  可以交叉布線： 

   

   

  兩根交叉布線的電纜相互之間不會因為容性耦合而產生干擾。

• 盡量將電纜貼近大面積的金屬板（圖29）

•  

  圖29  通訊電纜貼近金屬板

  通訊電纜應與大面積的金屬板或“地平面”貼近。

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• 通訊電纜過長時，不要形成環狀（圖30）

•  

   

  圖30 通訊電纜形成環

  此時如果有磁力線從環中間穿過時，根據“右手定律”，容易產生干擾信號。

  在圖30中，盡管背板是比較大的金屬板，但由于項目已經完成，因而不存在電纜長度變化的可能，因此還是建議用戶將過長的電纜剪短，放入柜內的電纜槽內。

   

• 通訊線連接的設備應做等電勢連接

• PROFIBUS 連接的站點可能分布較廣，為了保證通訊的質量，一般要求所有通訊站點都應該處于同一個電壓等級上，即應當都是“等電勢”的（圖31）。

   

  圖31 通訊站點之間應做“等電勢”處理

  如果兩個站點的“地”之間不等電勢，則當兩個設備分別各自接地時，將會在兩個接地點之間產生電勢差，此時電流會流過通訊電纜的屏蔽層，從而對通訊產生影響。因此應該在兩個設備之間進行等電勢的綁定。

  可以用等勢線將兩個設備的“地”進行連接，等勢線的規格為：銅 6mm2 ，鋁 16mm2，鋼 50mm2 。

  當然，這里不是要求所有的現場都需要增加額外的等勢線而增加成本，只是建議在出現接地點電勢不相等的情況時，如果影響到通訊，或者可能造成設備損壞，則應當想辦法加以改進。

  如果由于接地點本身的原因造成了通訊不穩定，比如某個系統的“地”本身存在著很強的干擾，則在此處將屏蔽層接地反而會對PROFIBUS通訊造成影響，因而此時應該考慮首先處理好“地”，然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。

  為現場設備提供一個良好的“地”以及進行正確的“接地”是提高EMC特性的前提（圖32）。

   

  圖32  系統進行良好的接地設計和實施

   

• 通訊線在電柜內的布線

• 通訊電纜在電柜內布線時，也應該遵循之前的原則，即遠離干擾源。

  在柜內的走線應當進行精心的設計，盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線槽內走線（圖33），同時，不要在柜內形成“環”，特別時避免將變頻器等干擾源包圍在                                                               

  圖 33 通訊電纜與動力電纜在電柜內的受干擾情況

  3.2.2  通訊電纜的屏蔽層在電柜內的處理

  1) 首先是PROFIBUS插頭，除了之前介紹的，需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分外，還需要注意屏蔽層不要剝開的太長，否則會暴露在空間，成為容易受干擾的“天線”（圖34）。

   

  圖34 屏蔽層暴露在空間容易接收干擾

  2) 通訊電纜的屏蔽層在進/出電氣柜時，都應該進行屏蔽層接地處理

  屏蔽層應該保證與接地銅排進行大面積的接觸（圖35）。

   

  圖35  屏蔽層的接地

  通訊電纜在進/出電柜時，都應該將電纜的屏蔽層進行接地處理。這樣避免外部的干擾信號進入電柜，同時也避免柜內產生的干擾對外部設備造成影響（圖36）。

  

  圖36 屏蔽層在柜內進行接地處理

  如果通訊電纜在柜內需要經過端子進行連接，則屏蔽層在端子排的兩側分別進行連接（圖37）。

   

  圖37  通訊電纜通過端子連接時的屏蔽層處理

  而此時應當避免的做法是將屏蔽層剝開，擰成一根連接到端子（圖38），這種方式在EMC領域有個名稱叫做“豬尾巴”。

   

  圖38 屏蔽電纜接頭處的“豬尾巴效應”

  在現場的連接中，如果將屏蔽層剝開過長，則通訊電纜將有很長一段沒有被屏蔽層“保護”，而屏蔽層擰成一根后將形成天線，更容易將干擾引入系統（圖39）。

   

  圖39 屏蔽電纜的“豬尾巴”連接

  3.2.3  過壓保護

  如果使用場合存在過壓的危險，請在柜外采用直埋電纜，同時在柜內、柜外的電纜上采用過壓保護裝置（圖40）。

  如果存在雷擊，請參照防雷設計標準進行防雷的設計。

   

  圖40 過壓保護裝置

•  

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