什麼情況下Profibus網路要使用RS485中繼器(Repeater)？

Profibus網路中的設備可以分為四種：一類主站（Class 1 Master）、二類主站（Class 2 Master）、從站（Slave）及網路連接器。一類主站的任務是控制整個網路的運行、與從站進行數據交換，通常是由具有DP介面的PLC來擔任；二類主站用來對網路進行組態及診斷，通常由上位機來擔任；從站與現場的底層設備相連，採集感測器、驅動器等現場信號傳送給主站並執行主站發來的命令；網路連接器用來連接主站和從站，並在不同的層次上對網路進行擴展。包括：中繼器、耦合器、電纜、連接器等。今天這篇文章，我們來討論下Profibus網路連接器的RS485中繼器（Repeater）。

首先搞清楚幾個問題：中繼器（Repeater）是用來做什麼的？為什麼要強調是RS485中繼器？在什麼情況下要使用中繼器？

中繼器是一種工作在物理層（OSI參考模型）的設備，其作用是把接收到的、已經衰減的信號進行重新放大並發送出去。由於Profibus-DP的物理層使用的RS485、光纖和無線技術（Profibus-PA使用的是MBP技術，這個以後聊），而通常情況下都是在擴展基於RS485的Profibus-DP網路，因此要使用RS485中繼器。當然，如果你要擴展的是無線網路，要使用無線中繼器。本文僅討論Profibus-DP網路下的RS485中繼器。

下面兩種情況，需要使用RS485中繼器。

1）布線電纜的長度超過了該通信速率下的最大網段長度；

2）網段內的設備數超過了32個；

Profibus網路可以採用不同的通信速率，在不同的通信速率下，所支持的最大網段長度不同；如果布線電纜的長度超過了最大網段長度，就需要使用中繼器對信號進行放大。關於Profibus協議規定的通信速率與網路、網段長度的關係，請看下面這張表格：

RS485規定同一網段內的設備數不能超過32個，Profibus-DP的物理層採用的是RS485（光纖除外），因此也遵循相同的規則。當現場同一網段內的設備數超過了32個時，就需要使用中繼器。

下面我們來看看西門子RS485中繼器的外觀：

RS485中繼器分為上下兩部分，上部分為網段1，下部分為網段2。其中：

1）L+為24V正極，M為負極；PE為接地端，"M5.2"為A、B的信號地；

2）A1/B1和A1"和B1"（注意：有個撇）是網段1的信號線接線端子；

3）A2/B2和A2"和B2"（注意：有個撇）是網段2的信號線接線端子；

4）S1是網段1的終端電阻，S2是網段2的終端電阻；

5）PG OP屬於網段1；

6）Mode開關用來接通或斷開兩個網段；

只有在兩個網段之間信號才會被放大，也就是說，如果我們想對網路的長度進行延長，應該將Profibus的電纜接在中繼器的上下兩端，不能接到一側。另外，必須將Mode開關撥到ON檔，如下圖：

下面是RS485中繼器在現場的照片：

RS485中繼器可以把網路分成兩個網段，兩者之間是完全隔離的，每一個網段的都可以達到最大通信距離。比如在1.5M bit/s的通信速率下，最大網段長度為200米。那麼網段1和網段2都可以達到200米，總共可以達到400米。

另外要注意中繼器的終端電阻的設置。由於中繼器的兩個網段完全隔離，如果中繼器作為兩個網段的終端設備（如上圖），那麼S1和S2都要撥到ON的位置。如果在某個網段中（比如下圖的網段二），中繼器作為一種中間設備（非終端），那麼相應的網段（網段二）的終端電阻（S2）不能激活（應撥到OFF位置），而要在該網段的兩個終端設備上將終端電阻撥到ON位置，如下圖：

至於為什麼Profibus-DP網路要設置終端電阻，你可以參考這篇文章：為什麼Profibus匯流排要連接終端電阻？（深度分析）

RS485中繼器本身也屬於Profibus-DP的從站設備（雖然不用設置DP地址），前面說過RS485網路中最多支持32個設備，因此如果使用RS485中繼器的話，兩個網段都分別能再連接31個設備。

好了，關於Profibus RS485中繼器就先聊到這裡了，官網（http://www.founderchip.com）提供本文PDF版本下載。