1.1 現場匯流排的介紹

現場匯流排是指安裝在現場裝置與控制室內的控制裝置之間的數字式、序列、多點通訊的資料匯流排。它是一種工業資料匯流排，是自動化領域中底層資料通訊網路。

現場匯流排的出現使自動化控制系統步入了資訊化、網路化的時代，為自動化應用開拓了更為廣闊的領域：一對雙絞線上可掛接多個控制裝置， 不僅節省了安裝費用、節省維護開銷，同時還提高了系統的可靠性。但同時網路通訊中資料包的傳輸延遲、通訊系統的瞬時錯誤和資料包丟失、傳送與到達次序的不一致等故障則會破壞傳統控制系統原本具有的確定性，使得控制系統的分析與綜合變得更復雜，從而影響到控制系統的效能。因此，現場匯流排應用的基礎是通訊穩定。

1.1.1 現場匯流排的概念

1。 PROFIBUS現場匯流排的介紹

PROFIBUS是符合德國標準（DIN19245）和歐洲標準（EN50170）的現場匯流排標準。分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS（現已經不再應用）、PROFIBUS-PA三種行規。其中DP為分散式外設間高速資料傳輸，主要應用於製造業自動化領域；PA應用於過程自動化行業，符合IEC1158-2標準。

PROFIBUS本質為RS485通訊，支援多個裝置間的資料交換，例如典型的主-從系統以及多主多從混合系統等資料交換。PROFIBUS匯流排的傳輸速率為9。6Kbit/s至12Mbit/s，最大傳輸距離在9。6Kbit/s下為1200m，在1。5Mbit/s為200m，12Mbit/s時為100m，可採用中繼器延長至10km，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。

2。 PROFINET現場匯流排的介紹

PROFINET是由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出的新一代基於工業乙太網技術的自動化匯流排標準。作為一項戰略性的技術創新，PROFINET為自動化通訊領域提供了一個完整的網路解決方案，覆蓋了實時乙太網、運動控制、分散式自動化、故障安全以及網路安全等自動化領域的新興領域。並且，作為開放的標準，可以完全相容工業乙太網和現有的現場匯流排（如PROFIBUS）技術，即利用了現有的乙太網最新的IT技術，又最大限度的相容了現有的系統和裝置。

1.1.2 現場匯流排的接地規範

1。 接地和等勢連線

有效的接地和等勢連線對於提高PROFIBUS/PROFINET網路的抗干擾性是非常重要的。接地及等勢連線是PROFIBUS/PROFINET正確完成功能的基礎。通訊電纜的遮蔽層的正確接地將有效的降低靜電的干擾。等勢連線則保證了整個網路都處在一個“地”電位上，從而防止整個網路中的地電流流過PROFIBUS電纜的遮蔽層。

2。 保護地

保護地是保護人員不受電擊傷害的基礎。同時，也保護了裝置或機器不受漏電的損害。

保護接地為故障電流提供了一個迴路，將故障電流導向大地，並引起熔斷器熔斷或斷路器跳閘，從而實現裝置斷電。保護接地的圖示為：

圖3-1 保護地

3。 功能地

功能地為裝置的遮蔽層提供了一個穩定的零電勢參考點。裝置的外殼以及外部的遮蔽應該被連線到功能地，從而將遮蔽層上的干擾訊號匯入地，避免了干擾進入裝置。

（1） 有些PROFIBUS / PROFINET裝置專門有一個功能地的端子，須將該端子連線到系統的地。該端子標識為：

圖3-2 功能地

注意，保護地的端子與該功能地的端子是相互獨立的。保護地須連線至系統的保護地。

（2） 有些裝置的接地是透過DIN- 導軌實現的，此時應將DIN- 導軌接地。

（3） 應使用具有橫截面積（> 2。5 mm2）的銅線將PROFIBUS / PROFINET站點接地。最好採用帶有黃綠標識的接地電纜。

4。 等勢連線

等勢連線系統用於將工廠中不同地點的不同的地電勢進行等勢處理，從而避免由於地電勢的不同產生的電流透過PROFIBUS / PROFINET的遮蔽層。

可使用銅線或鍍鋅的接地條做等勢體。

等勢連線應保證與接地端子大面積的接觸。

圖3-3 遮蔽層的連線方式

將所有的PROFIBUS / PROFINET裝置的遮蔽層以及地（如果可能的話）都連線到該等勢系統上。

圖3-4 系統的等電位連線

將裝置安裝的表面（例如櫃內的安裝面板或者安裝導軌）與等電位連線系統相連線。

將PROFIBUS / PROFINET的等勢連線於工廠建築的等勢連線系統儘量多的進行連線。

圖3-5 系統與建築的等電位連線

如果遇到噴漆的地方，須去除漆面再進行導體的連線。

對於連線點以及等電位系統，應進行防腐處理：例如鍍鋅或塗漆。

使用安全螺釘或端子對接地和等電位系統進行連線。使用可鎖定的墊圈，避免由於移動或振動導致的連線鬆動。

等勢線的終端應用套管或線耳進行連線，不得錫焊。

儘可能的將等勢線與PROFIBUS / PROFINET電纜靠近。

將電纜槽進行連線，並將電纜槽與等電位系統儘可能多的進行連線。

圖3-6 電纜槽連線至等電位系統

如果兩個廠房之間或距離較遠的地點之間連線的PROFIBUS / PROFINET電纜，須同PROFIBUS / PROFINET電纜一起放置一根等勢線。等勢線的最小截面積須符合IEC60364-5-54標準：

o 銅 （Copper）為6 mm2 ；

o 鋁 （Aluminum）為16 mm2 ；

o 鋼 （Steel）為50 mm2。

圖3-7 等勢線與網線同時放置

兩個不同電源的系統透過DP匯流排給連線了，雖然DP/DP耦合器是隔離的，但做好等電勢，DP線遮蔽層重複接地，確保遮蔽層上的感應電流能從接地阻抗更小的匯流排釋放，不讓干擾電流順遮蔽層流入裝置通訊埠這是標準的處理方案。

互聯一起的電氣系統，各子系統的地都“獨立”了，沒問題都難。飛機、汽車上都沒有獨立的“地”，怎麼系統都是好好的呢？“獨立”接地來理解地是不對的。

機械系統的核心是力的平衡或穩定，電氣系統互聯的核心是等電位。電邏輯的基礎是相同的參考電位或電勢，電的安全就是確保強電的參考基點與裝置殼體等電位，也就是電壓的0點與人體等電位。

所以，明白了等電位是電氣系統維繫的基本點，就容易理解為什麼西門子提倡遮蔽層雙端接地，而有些系統又主張單端接地。因為西門子設計原則是建立在系統必須有等電位連線的基礎上。既然互聯的電氣系統是等電位的，當然雙端接地是最優的選擇。而互聯電氣系統無法保證等電位時，如果雙端接地的話，就是引火燒身。

如果電氣系統一定要接大地，隔離電源存在有什麼意義？S7電源的M與PE短接片出廠是短接旳，為什麼又做成活動可拆調？有些電氣系統的地為什麼是懸浮的？

所以樓上所說獨立接地只是一種常見的設計模式。但絕不是系統設計的聖經。能保證等電位的系統，當然優選等電位系統的設計規範，無法保證等電位的系統就按需要隔離的系統規範來處理。不可能用一種方法包打天下。