工业现场总线中为什么必须反复连接终端电阻
Profibus总线终端电阻之谜：工业现场总线中的反复连接必要性探究
在众多人熟知Profibus总线两端必须接上终端电阻的基础上，关于这一做法背后的原因可能仍有不少人感到模糊。今天，我们将深入探讨Profibus总线终端电阻的运作原理，以及它为何在工业现场总线中占据如此重要的地位。
下图展示了一个典型的Profibus SUB-D9针连接器，其中红色部分是用于控制终端电阻开关；连接器底部用于连接带有A和B数据线的通信电缆，而右侧则是供CPU或分布式模块使用的9针插头。通过打开（拨至ON档）这个开关，可以将终端电阻接入到Profibus总线中，从而断开其输出。在实际应用中，人们常常会误解这段话为“终端电阻”是一种简单的电子元件，但事实上，它包含了三个不同的抵抗值。
为了更好地理解这些抵抗，我们需要先来看看标准Profibus 9针D型连接器上的针脚定义，如下所示：
标准屏蔽双绞线化工料配备绿色（A）的数据通道与粉色的（B）数据通道分别被引导至针脚8和3；此外，6号针提供+5V正极，而5号针作为参考零点GND；除了220欧姆（Ω）的预设延迟抵抗外，这个网络还包括390欧姆（Ω）的上拉延迟抵抗和另一个390欧姆（Ω）的下拉延迟抵抗。其中，上拉延迟抵抗与+5V相连，与6号针相对应，而下拉延迟抵抗与0V相连，与5号针对应；220欧姆（Ω）预设延迟抵抗通过控制开关与两个其他高低滤波器共同构成网络结构，如图所示。
当我们打开该控制开关并将其拨至ON档时，A、B两条数据通道就会与220欧姆（Ω）的预设延迟高滤波器相连，如同图所示那样。这一过程涉及到信号传输过程中的回路设计，以确保信号不会因不匹配或者断续而产生反射效应。
如果没有安装这样的高滤波系统，那么通信会受到严重干扰，因为信号可能会因为未能得到有效处理而导致无意义信息出现。此外，如果网络中存在任何类型的问题，比如设备故障，都有可能影响整个网络通信能力，因此西门子公司也推出了基于源动力技术设计的一种特殊形式叫做源动力末端负载装置。这种末端负载装置独立于主网供以单独功率供应，并且可以安置在每个物理网络段落最前方，使得即使任何一台设备发生故障，也不会影响整个系统。但具体实施细节依然需要根据实际情况进行调整。
综上所述，对于为什么要在工业现场总线中反复地连接这些特定的末尾负载，可以概括为避免由于物理回路缺失造成的一个关键问题——信号反射。如果没有正确设置这些末尾负载，其后果非常严重，不仅导致当前工作站无法正常运行，而且还可能进一步破坏整体性能甚至短路事故，从而造成重大损失。而对于如何管理和维护这样一个稳定可靠的系统，则是一个工程师们长期面临且不断解决的问题之一。