7.2. Фізичний рівень

На фізичному рівні Profibus DР і FMS використовують стандарт RS-485 при швидкості передачі до 12 Мбіт/с і з розмірами сегментів мережі до 32 пристроїв. Кількість пристроїв можна збільшити за допомогою повторювачів інтерфейсу.

Особливі вимоги встановлені до мережевого кабелю. Він повинен мати хвилевий опір від 135 до 165 Ом при погонній ємкості не більше 35 пФ/м, площа поперечного перетину провідників більше 0,34 мм² і погонний опір не більше 110 Ом/км.. Кабель повинен мати одну або дві виті пари з мідним екраном у вигляді обплетення або фольги.

Стандартом для шини Profibus рекомендується роз'єм D-sub (DB-9) з 9 контактами, цоколівка роз'єму приведена в табл. 7.1. На пристроях встановлюється роз'єм з гніздами, на кабелі — з штирьками. При необхідності мати ступінь захисту IP65/67 рекомендується використовувати циліндровий роз'єм типу М12 (IEC 947-5-2), HAN-BRID або гібридний роз'єм фірми Simens.

Таблиця 7.1 Цоколівка роз'єму DB-9 для Profibus

З обох боків лінії передачі підключаються погоджуючі резистори, які конструктивно встановлені у всі мережеві роз'єми і підключаються за допомогою мікроперемикачів. При швидкостях передачі більше 1,5 Мбіт/с для узгодження лінії додатково використовуються плоскі (друкарські) котушки індуктивності.

Для збільшення дальності передачі в Profibus передбачена можливість роботи з оптоволоконним кабелем. При використанні скляного оптоволокна дальність зв'язку може бути збільшена до 15 км. Оптоволоконні інтерфейси виконуються у вигляді змінних модулів для контролерів.

Profibus РА використовує фізичний рівень, відповідний стандарту IEC 1158-2. Дані передаються за допомогою рівнів струму +9 і —9 мА («струмова петля»). Використовується манчестерський код (логічний нуль відповідає зміні негативного струму на позитивний, а логічна одиниця — позитивного на негативний). Швидкість передачі складає 31,25 кбіт/с, як лінія передачі використовується вита пара в екрані або без нього. Один сегмент мережі може містити до 32 пристроїв. Максимальна довжина кабелю досягає 1,9 км. У кожному сегменті з обох боків кабелю підключені RС-кола, що складаються з послідовно сполучених конденсатора ємністю 1 мкФ і резистора опором 100 Ом. Завдяки низькій енергії передаваного сигналу Profibus РА є іскробезпечним електричним ланцюгом і може бути використаний у вибухонебезпечних зонах.

Для передачі даних використовується NRZ-кодування і 11-бітовий формат, що включає стартовий біт (0), 8 біт даних молодшими розрядами вперед, біт паритету (парний) і стоп-біт (1). Біт паритету рівний нулю, якщо число бітів в слові парне, і рівний одиниці інакше. У слові «11000011» число одиниць парне, тому біт паритету встановлюється рівним 0. Такий формат використовується для всіх без виключення слів, включаючи заголовки повідомлень. При передачі слів довше 8 битий старший байт відправляється першим, за ним останні в порядку старшинства.

Кілька років тому для Profibus була розроблена модифікація інтерфейсу RS-485 для вибухонебезпечних зон, яка отримала назву RS-485-IS (Intrinsically — внутрішньо безпечний). Істотною її відмінністю є наявність резисторів, що обмежують струм в лінії до значень, встановлених стандартом на іскробезпечні електричні ланцюги.