1引言
随着自动控制技术的发展，现场总线技术在工业控制中的应用也越来越广泛。在现有的各种现场总线中，PROFIBUS总线占有很大的市场份额，并提供了DP、PA和FMS三种协议类型。2006年11月PROFIBUS现场总线正式成为我国现场总线国家标准(GB/T20540-2006)。作为PROFIBUS总线中重要的一种类型，PROFIBUS-DP主要是面向工厂现场层应用，主要特点是网络规模小，但数据传输速率较快，最快可达12Mbps,用于设备级控制部分与分散式I/O的通信，可取代24VDC或4〜20mA信号传输。
如今PROFIBUS-DP现场总线在工业生产中的应用越来越广泛，各种恶劣环境中对PROF1BUS-DP网络的干扰源也越来越多，如变频器、交流接触器、大功率电机的启动、停止等都产生电磁污染，通过空间辐射和动力电源线对电子设备造成干扰。所以需要釆取必要的措施来保证PROFIBUS.DP网络的稳定性和可靠性。
2PROFIBUS-DP组网规则
保证PROFIBUS-DP网络的可靠性首先在组网的时候要遵循一定的组网规则，PROFIBUS-DP网络是RS485串口通讯，半双工,支持光纤通讯，每个网络理论上最多可连接127个物理站点，其中包括主站、从站以及中继设备。每个物理网段最多32个物理站点设备，物理网段两终端都需要设置终端电阻或使用有源终端电阻，每个网段的通讯距离或者设备数如果超限，需要增加RS485中继器进行网络拓展，中继器最多可申联9个。如果网络中涉及到分支电缆，则应注意分支电缆的长度应当严格遵守PROFIBUS的协议规定，如表1所示。

3硬件抗干扰性设计
在遵循PROFIBUS-DP组网规则的前提下，需要选择一款安全、稳定的带DP通讯功能的工业仪表。工业仪表均配备了PROFIBUS-DP选件板，在PROFIBUS-DP组网通讯时安全稳定，适合各种工业称重场合，其硬件抗干扰设计主要体现在地线部分、电源部分、接口及其他措施等几个方面。
3.1地线部分
接地是抑制干扰的重要方法之一。仪表中地线结构大致有系统地、机壳地、数字地和模拟地等，如能将接地和屏蔽正确结合起来使用可解决大部分干扰问题。主要釆取的方法有：
（1）    数字、模拟电路分开
在仪表中，既有模拟电路信号接入，也有数字电路信号传输，因此，在电路设计时，将数宇电路的信号线和模拟电路的信号线相互隔离，并分别用两个独立的电源对它们供电，最后以单点公地的方法进行连接，以増强抗干扰能力。
（2）    加粗地线
若接地线条很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使微处理器的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此，在制作PCB板时，应将地线加粗，使它能通过3倍于印刷电路板上的允许电流，一般为1mm左右，并且使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致，将有助于增强抗噪声能力。
（3）接地线构成闭环回路
一块印刷电路板上有很多集成电路，尤其遇有耗电多的元件时，因受到线条粗细限制，地线产生电位差,引起抗噪声能力下降，如果将地线连成环略，则其差值缩小，明显地提高抗噪声能力。因此，系统的主板的地线设计成回路。
3.2电源部分
电源模块稳定，整个电路的抗干扰就解决了一大半。电源是系统的核心部分之一，电源设计的好坏上主要可以从下面几个方面着手做抗干扰性设计：
（1）电源退耦：每个IC的电源正到电源负之间都需就近加0.1卩F和1000pF的去耦电容，一般多层板的电源层和地线层之间的介质电容为lOOOpF左右，所以IC上只需加0.1卩电容，如果IC很多，则每组电源还需额外的加上10卩F到几十卩F的电解电容。
（2）在开关电源的输入端加上脉冲群滤波器，输出端加上电容滤波网絡，增加电压的稳定性，滤除交流电网和直流电源上的尖峰脉冲干扰。
（3）对于同一电船中对需要隔离的电陪供电时，加上隔离型的DC-DC模块，以阻断两者之间的电气干扰：过程通道和智能节点的核心模块之间进行相互隔离，釆用隔离的DC-DC模块为其分别供电，减少耦合方式申入的干扰。
3.3接口及其他措施
过程通道是前向通道、后向接口与智能节点主控制器单元之间传输信息的通道，也是最需要抗干扰措施的通道。由于国内用电设备连接情况复杂，所以接口保护势在必行。直接保护由限流电阻+TVS组成，主要防止能量较低干扰及地电位不平衡。隔离由光耦+隔离电源等组成，需要考虑隔离电压反通信口速度。从而使过程通道上的信噪比大大的提高。
除了以上提到的措施，其他釆取的设计有：（DCMOS芯片的输入阻抗很髙，易受感应，
对不用的引脚要接地或接电源正极。
（2）信号线屏蔽并相互绞合使用，信号线远离干扰源，不与电网线平行。
（3）    晶振靠近单片机时钟输入引脚，用地线把时钟区隔离，晶振外壳接地并固定。
（4）    安装在PCB板上的散热器，如果与散热器下的PCB上的走线的电压差过大，会造成短路或击穿，因此散热器下面不布线。
（5）    在可能的条件下，在数据线及地址线中插入地线。
4PROFIBUS-DP通讯抗干扰性对比
为了测试PROFIBUS-DP通讯的抗干扰性能，选择带PROFIBUS-DP功能板的工业称重仪表1ND560与某国外公司的同样功能的一款仪表A进行一起抗干扰性实验。
IND560是某公司开发的一款技术先进、功能强大的通用称重终端，如图1所示。IND560可联接广泛使用的应变片式传感器和使用电磁力补偿技术的高精度传感器，具有众多与PC或PLC的通讯接口方式和数字I/O控制端口。同时IND560具有面板式、台式和墙式安装方式。
IND56使用366Hz极快的A/D转换率，TraxDSpm专利数字滤波技术以及50Hz输入/输岀点刷新率。能轻松实现从毫克至吨的精确测量。IND560在灌装和配料应用上的优越性在于可工作在手动、半自动、全自动3种方式，结合先进的控制算法实现物料的快速、精确称量控制。IND560可以控制达18位的数字输出点，不需要PLC或其他外部I/O设备即可完成定值称重的所有控制。能减少中间环节，提高控制系统的整体可靠性、控制精度以及执行效率。IND560几乎可以成为众多工业应用领域中完美的称重解决方案。
在相同的条件下，把2个带各自DP通讯板的仪表挂接在PROFIBUS-DP总线上，配置PROFIBUS-DP网络，使其正常通讯。在通讯的同时，外部对2个仪表分别添加干扰源，分别观测2个仪表的显示以SPROFIBUS-DP通讯情况，实验结果如表2所示。

从表2可以看到IND560仪表在3种干扰下,显示数据没有任何波动，DP通讯也一直正常。而A仪表在干扰下,显示数据会不停跳动，跳动范围从几到几百，甚至超出量程，偶尔会自动重启，DP通讯也会发生掉线的情况。

5结论
PROFIBUS-DP如今应用越来越广泛，保证PROFIBUS-DP网络的稳定是安全高效生产的前提。某公司PROFIBUS-DP^线型称重仪表IND560接口灵活、功能强大、性能优越，可广泛应用在医药、食品、橡胶、石油、化工、精细配料等工业过程领域和交通、物流、仓储、港口等贸易结算过程。

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