西門子PLC*控制器CPU312C

• 這與PB頭的終端電阻設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS電纜往往是雙層屏蔽的，屏蔽效果比較好。另外，標(biāo)準(zhǔn)通訊電纜是雙絞的，因而對于信號在電纜內(nèi)傳輸時自身產(chǎn)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(nèi)接線時，須將屏蔽層剝開，壓在插頭內(nèi)的金屬部分，該金屬部分與當(dāng)Sub-D插頭外部的金屬部分相連，當(dāng)將插頭插在CPU或者ET200M等設(shè)備的DP口上時，則通過設(shè)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(xiàn)了屏蔽層的接地。西門子PLC模塊CPU221*控制器

  

  圖23 PROFIBUS 插頭內(nèi)部接線即屏蔽層的處理

   

  由于接地有利于保護PLC設(shè)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(guī)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(yīng)該是分線槽布線，同時線槽應(yīng)蓋上蓋板，盡量全封閉；如果現(xiàn)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(nèi)的處理

  

  圖25 現(xiàn)場布線西門子PLC模塊CPU221*控制器

  電纜槽架之間也的連接應(yīng)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(jù)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(xiàn)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(yīng)避免平行布線（圖27）。

   

  

  圖28 通訊電纜在線槽內(nèi)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(dǎo)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(chǎn)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(yīng)與大面積的金屬板或“地平面”貼近。

   

• 通訊電纜過長時，不要形成環(huán)狀（圖30）

•  

  

  圖30 通訊電纜形成環(huán)

  此時如果有磁力線從環(huán)中間穿過時，根據(jù)“右手定律”，容易產(chǎn)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(jīng)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(nèi)的電纜槽內(nèi)。

   

• 通訊線連接的設(shè)備應(yīng)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(zhì)量，一般要求所有通訊站點都應(yīng)該處于同一個電壓等級上，即應(yīng)當(dāng)都是“等電勢”的（圖31）。

  

  圖31 通訊站點之間應(yīng)做“等電勢”處理

  如果兩個站點的“地”之間不等電勢，則當(dāng)兩個設(shè)備分別各自接地時，將會在兩個接地點之間產(chǎn)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(chǎn)生影響。因此應(yīng)該在兩個設(shè)備之間進行等電勢的綁定。

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

  當(dāng)然，這里不是要求所有的現(xiàn)場都需要增加額外的等勢線而增加成本，只是建議在出現(xiàn)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(shè)備損壞，則應(yīng)當(dāng)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(wěn)定，比如某個系統(tǒng)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(yīng)該考慮首先處理好“地”，然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。

  為現(xiàn)場設(shè)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(tǒng)進行良好的接地設(shè)計和實施

   

• 通訊線在電柜內(nèi)的布線

• 通訊電纜在電柜內(nèi)布線時，也應(yīng)該遵循之前的原則，即遠離干擾源。

  在柜內(nèi)的走線應(yīng)當(dāng)進行精心的設(shè)計，盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線槽內(nèi)走線（圖33），同時，不要在柜內(nèi)形成“環(huán)”，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(nèi)的受干擾情況

  3.2.2 通訊電纜的屏蔽層在電柜內(nèi)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(yīng)該進行屏蔽層接地處理

  屏蔽層應(yīng)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(yīng)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(nèi)產(chǎn)生的干擾對外部設(shè)備造成影響（圖36）。

  

  圖36 屏蔽層在柜內(nèi)進行接地處理

  如果通訊電纜在柜內(nèi)需要經(jīng)過端子進行連接，則屏蔽層好在端子排的兩側(cè)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(yīng)當(dāng)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(lǐng)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(yīng)”

  在現(xiàn)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(tǒng)（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(nèi)、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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行防雷的設(shè)計。

  

  圖40 過壓保護裝置

   

  3.2.4 減小變頻器等干擾源設(shè)備對通訊的影響

  變頻器等比較大功率的設(shè)備除了通過干擾電源、通過空間輻射干擾影響設(shè)備正常運行外，隨著變頻器等設(shè)備具有PROFIBUS通訊的能西門子PLC*控制器CPU312C力，這些設(shè)備產(chǎn)生的干擾也有可能直接進入通訊系統(tǒng)，因而應(yīng)該對變頻器進行EMC的處理。

  首先是變頻器的安裝。在電柜內(nèi)，盡量用鍍鋅底板替代噴漆底板做為安裝背板（圖41），以改善EMC特性。