PROFIBUS网络的拓扑结构介绍

PROFIBUS总线符合EIA RS-485[8]标准，PROFIBUS RS-485的传输程序是以半双工、异步、无间隙同步为基础的。传输介质可以是光缆或屏蔽双绞线。

图10-7 PROFIBUS电气网络结构

1.电气传输时网络拓扑

电气传输时为总线型拓扑结构，使用PROFIBUS电缆和PROFIBUS连接器（参考10.2节）连接PROFIBUS站点，每一个RS-485网段为32个站点，包括有源网络元件（RS-485中继器），在总线的两端必须使用终端电阻，结构如图10-7所示。

总线的终端电阻集成在连接器及网络部件中（通常不使用连接器直接连接的网络部件都带有终端电阻）。如果需要扩展总线的长度或者PROFIBUS站点数大于32个时，就要使用RS-485中继器（RS-485 Repeater）进行扩展。例如，PROFIBUS的长度为500m，而波特率要求达到1.5Mbit/s，对照表10-1，波特率为1.5Mbit/S时，最大的长度为200m，要扩展到500m，就需要加入两个RS-485中继器，每个中继器可扩展200m。西门子公司的RS-485中继器具有信号放大和再生功能，在一条PROFIBUS总线上最多可以安装9个RS-485中继器。

使用RS-485中继器，PROFIBUS网络可以进行总线和树形拓扑，如图10-8所示，网段2是网段1的信号放大，在中继器上带有拨码开关，可以设置网段1、网段2，隔离以及使能终端电阻。网段1可以象网段2一样进行扩展，但是在连接最后一个站点时，必使能终端电阻（在中继器上不能使能终端电阻）。

图10-8 使用RS-485中继器的拓扑结构

由于中继器占用站点数，使用多个中继器进行扩展时，应遵守下列规则：

•一个网段最大有32个站点（包括Repeater及其他带有RS-485驱动的元件）。

•第一个和最后一个网段最多有31个站点。

•两个中继器间最多有30个站。

•每一个网段终端必须有终端电阻。

2.光纤网络拓扑结构

OLM（Optical Link Module）模块转换光电信号，可以使用玻璃光纤、PCF光纤、塑料光纤组成光纤网络，使用光纤的种类及OLM类型、通信距离见表10-2。

表10-2 OLM、光纤类型与通信距离（OLM间的通信距离）(www.xing528.com)

一条PROFIBUS网络可安装OLM的个数与总的可连接站点数有关（最大为125个站点，OLM在总线上作为一个站点），整个网络传输速率最大为12Mbit/s，使用OLM的PROFIBUS网络可以有三种拓扑结构，即总线型结构；冗余环；星形结构。使用光纤将总线型结构的头尾两段连接，即可构成冗余环，如图10-9所示。

组成光纤环网的OLM类型必须相同（连接相同类型的光纤），使用星形拓扑结构，可以混合使用不同类型的OLM，但是两个相连接的OLM类型必须相同，星形拓扑结构如图10-10所示。

图10-9 使用OLM构成冗余环网

图10-10 使用OLM构成星形拓扑

PROFIBUS网络除电气和光纤网络外，还支持激光、红外线、轨道滑触线等通信介质。使用RS-485中继器和OLM作为网络元件不需要在“SIMATIC Manager”中配置，但是信号经过转换或放大后会有时间延时，如果在一条PROFIBUS总线上连接多个OLM或RS-485中继器，延时时间超过PROFIBUS在硬件配置中设定的轮询监控时间，通信不能建立，需要在总线配置时加入使用网络元件的个数，以补偿通信的延时时间。在硬件配置界面中，双击PROFIBUS网络图标，弹出属性对话框，在“Network Settings”标签下，点击“Options”，在“Cable”标签页中配置网络参数，如图10-11所示。

图10-11 配置PROFIBUS参数

输入网络上使用的OLM与RS-485中继器的个数、总线的长度，如果使用光纤环网，激活“Optical ring”选项，并选择使用OLM的类型，硬件编译后软件自动计算PROFIBUS网络轮询监控时间。

3.PROFIBUS-PA拓扑结构

PROFIBUS-PA通过DP/PA Coupler耦合器或通过DP/PALink连接耦合器转换为PA总线。使用DP/PA Coupler耦合器，整个PROFIBUS网络通信速率将降为45.45Kbit/s（PA侧为31.25Kbit/s）；使用DP/PALink最多可以连接五个DP/PA Coupler耦合器，DP侧的通信速率与PA侧无关。DP/PA Coupler耦合器是一个网络元件，不需要在SIMATIC Manager中配置，DP/PALink则需要配置（连接DP/PA Coupler耦合器不需要配置）。PA总线向仪表供电，每个仪表需要消耗总线电流，这样每个DP/PA Coupler耦合器输出的电流、总线末端电压（大于9V）及PROFIBUS-DP网络站点数量的限制决定可以连接仪表的个数，通过DP/PALink可以连接更多的仪表。PA总线支持总线和树形网络拓扑结构，总线型拓扑结构如图10-12所示。

图10-12 PA总线型拓扑结构