是时候聊一聊终端电阻问题了

1. PROFIBUS中的终端电阻

 

对于熟悉PROFIBUS总线的人来说，对终端电阻也一定不会感到陌生，相信几乎所有接触PROFIBUS 的人员，不论总线设计还是系统维护，都会有一个基本的概念，那就是，对于PROFIBUS网络来说，每个网段的首尾都应该有终端电阻。

 

 

然而为什么需要终端电阻，终端电阻如何作用，它又如何影响着我们的网络，可能很多人并没有真正深入地去了解过。今天我们就来聊聊系统中这个“最熟悉的陌生人”。

 

2. PROFIBUS总线连接原理

 

目前已经应用的PROFIBUS DP总线控制系统，大部分是使用PROFIBUS DP 9针连接器内部的终端电阻，这也是为什么很多现场有人员对于终端最直观的理解，就是最后一个设备的连接器拨码开关设为"ON"。

 

可是为什么要这么设置？要说明这个问题，首先需要清楚9针接头的内部结构

 

 

从上图我们可以清楚地看到，DP连接器上面的拨动开关在电路内部的作用相当于一个单刀双掷开关，在同一时刻只能与其中一端相连。在正确接线的前提下，对于网络中间的设备来说，我们需要将开关拨至“OFF”，这样A1和A2，B1和B2，也就是常说的进出线，才能够相连，将网络上的设备串接起来，此时终端电阻与数据线之间是断开的。而当开关拨至“ON”时，A1和B1（进线）的两端与终端电阻相连，此时进出线之间并未连接。同时我们要知道，出线口无论如何都无法连接终端电阻，这也是为什么在DP网络的终端处只能接进线口。

 

在实际中，人们经常会关心这样一个问题：进出线反接究竟对通信有没有影响？要回答这个问题，同样也需要清楚连接器的接线原理，相信当我们了解了具体的连接原理之后，所有关于接线以及拨动开关的问题都会迎刃而解。

 

3. PROFIBUS终端电阻的作用

 

大部分情况下，我们将网络末端需要有终端电阻看作是一个理所应当的事情，但是有一个问题也是大家经常会关心的：我们把最后一个接头的开关拨到“OFF”也没有掉线，终端电阻真的是必需的吗

 

事实上要想回答这个问题，我们必须要先明确，终端电阻能够做什么，它对系统的通信究竟有什么意义。

 

终端电阻的主要作用是为了抑制信号反射。

 

当信号传输到线缆末端时，从原来相对连续稳定的介质忽然进入到阻抗较大甚至无穷的传输环境中，在这种情况下信号就会发生反射

 

 

除了直接使用连接器上的终端电阻，在某些系统中会用到专门提供终端电阻的独立设备，这种终端电阻需要像系统中其他设备一样，有单独的供电。

 

 

那么为什么不能只是简单地在A、B线之间串接一个电阻呢？这就要说到终端电阻在系统中的另一个功能——维持信号的空闲电压值。大家也许已经发现，在终端电阻中除了中间220Ω的电阻以外，还有另外两个390Ω的电阻，并且分别接入9针接头的5,6针脚，也就是说需要一个稳定的电压接入。

 

当PRIOFIBUS线缆处于信号帧之间的空闲状态时，很容易发生信号混乱，这是由于空闲状态时信号最接近零电位，即使微小的扰动也可能会造成通信错误。

 

 

一旦终端电阻失电，闲置电压会大幅度下降，这样就使得系统对干扰信号的抵抗力能力相对被削弱。因此，确保终端电阻拥有稳定良好的供电，对于PROFIBUS系统通信的稳定性也是至关重要的。

 

现在就解释了本章开始那个问题：为什么有时候我们没有拨终端，可是看起来好像并没有什么影响。的确，对于某些网络来说，可能当时并没有发生肉眼可见的故障现象，但是我们应该知道，事实上信号已经发生了明显的变化，系统变得异常脆弱，之后它可能就会用各种莫名其妙的通信闪断问题折磨现场工作人员，以此来证明它的重要性。

 

4. 关于阻抗匹配

 

前面已经提到了，终端电阻实现了线路中的阻抗匹配。实际上会存在这样一个问题：可用于PROFIBUS DP通信的线缆并不只有一种，因此必然无法保证线缆的阻抗完全相同，这也意味着不存在某个固定阻值的终端电阻能够完美适用于所有的线缆。

 

 

在某些系统中会用到非标准线缆，或者同一个系统中用到两种或以上的线缆。在这种情况下，为了最大限度地实现阻抗的匹配，就需要用到可调节阻值的终端电阻设备。通过分别对中间电阻和上拉电阻的综合调整，使得整个网络上的阻抗都能够完美匹配，为信号创造最佳的传输环境。

 

 

5. 总结

 

由此可见，终端电阻对于系统通信的稳定性具有重要的意义，它并不仅仅是接头上一个小小的拨动开关，而是包含多方面的含义。事实上在实际应用中由于终端电阻引起的各种通信问题概率是非常高的。对于使用者来说，只有深刻理解了终端电阻的作用原理之后，才能够做到在系统维护中有的放矢，少一些盲目，多一些效率。