一、四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器的主要用途和特點
隔離型PROFIBUS總線連接器PFB-GP主要有以下用途：
1、抑制通信口的干擾。許多具有PROFIBUS/MPI/PPI接口的設備，如PLC、PROFIBUS遠程I/O、變頻器、現場儀表等，其通信口一般是非隔離的，當多個站點組成PROFIBUS網絡時，由于各個站點的地電位不相等，站點之間的地電位差勢必在通信口上產生縱向干擾，特別是網絡中連接有變頻器通信時干擾情況最為嚴重，使得通信時通時斷、數據出錯或根本不能通信。在各個設備的通信口上安裝PFB-GP隔離器將信號隔離后，即可消除站點之間的地電位差，使干擾得以消除。
2、解決由于各站點之間的地電位差過大導致通信口損壞問題。PROFIBUS/MPI/PPI均使用RS485接口芯片，根據EIA/TIA-RS485標準，RS485芯片所能承受的最大信號電壓范圍為-7V～+12V，超過該范圍將使芯片損壞或通信異常。而由于施工布線、配電、以及其它不明原因等不規(guī)范的因素，站點之間的地電位差常常超過幾十伏。
3、防止浪涌或雷擊引起的通信口損壞問題。當有雷擊時、或通信電纜與強電電纜相距較近或大功率用電設備啟停瞬間，可能在通信電纜中產生浪涌電壓損壞通信口。隔離型PFB-GP總線連接器內部符合ITU-TK20/21標準的防浪涌雷擊保護器件可以將浪涌電壓鉗制在安全范圍內，從而保護通信接口不受損壞。即使浪涌雷擊超過了器件的保護范圍，也只會損壞PFB-GP隔離器，而不會使設備損壞，更換PFB-GP后即可迅速恢復生產，將由于雷擊等引起的停產時間縮到最短。
4、通信口修復功能。偶爾有的設備由于設計、制造缺陷或通信口故障（并不是完全損壞）等原因，使得通信時產生一些奇怪的軟故障，使用PFB-GP后一般能消除這類故障。
四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器PFB-GP主要有以下特點：
1、外形和使用方法與傳統(tǒng)的PROFIBUS總線連接器插頭相同，體積小巧占用空間小，易于安裝，無需單獨供電，直接插到設備的PROFIBUS-DP插座或MPI/PPI插座上即可。科技的發(fā)展和芯片的高度集成化，使得在這個很小的插頭內安裝下隔離器這樣較為復雜的電路成為現實！
2、物理層透明傳輸。四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器是采用物理層bit位透明傳輸的，與上層協(xié)議無關，因此適用于所有基于RS485的PROFIBUS協(xié)議，包括：PROFIBUS-DP/V0、V1、V2，及各種應用行規(guī)等。支持連接多主站通信，如S7 FUNCTION協(xié)議、二類主站通信；也支持MPI協(xié)議、PPI協(xié)議和RS485自由口協(xié)議通信，并也可以適用于其它RS485傳輸技術的現場總線或網絡。
3、PFB-GP帶有標準的DB9F編程口插座，便于插入各種編程電纜以及連接各種通信卡和觸摸屏等。
4、PFB-GP上設計有數據通信指示燈，便于網絡和設備故障查找。
5、波特率0~10Mbps自適應，不需要開關設置或任何軟件配置。
6、電源輸入端口-電源輸出端口、電源端口-RS485、RS485-RS485全部隔離。
二、產品特性及主要技術參數
● 隔離電壓：1000VDC，電源對RS485和RS485對RS485全隔離。
● 電源：自動選擇PLC的編程口或PROFIBUS-DP插座（DB9F孔座）的7腳（+）和2腳（-）提供的24VDC±10%電源供電，或6腳（+）和5腳（-）提供5VDC±10%電源供電，有其一即可。
● 功耗：約0.7W。
● 通信速率：0～10Mbps無延時自動適應。
● 集成終端和偏置電阻、數據通信指示燈。
● 各個傳輸速率下通信電纜允許的最大長度符合PROFIBUS標準：
● 一段總線上最多可掛32個PFB-GP，通過加裝PROFIBUS中繼器或集線器可增加至數百個站點。
● 隔離后的RS485端口具有防雷擊浪涌保護器，可重復性浪涌容量：Ipp=100A（10/700us，4KV） 符合標準：ITU-TK20/21、VDE 0433。同時具有±15KV ESD（靜電）保護。
● 自恢復過流保護，隔離后的RS485端口能承受高達60V的持續(xù)電壓引起的持續(xù)過電流。
● 工作溫度：-40～+85℃工業(yè)級工作溫度。
● 外形尺寸：80mm×17mm×42mm（長×寬×高），重量：50克。
● 安裝方式：直接插入設備的PROFIBUS/MPI/PPI標準插座（DB9F孔座）。
三、外部結構及管腳定義
1、PFB-GP產品外形：
2、PFB-GP內部結構：
3、指示燈：PFB-GP上有一個發(fā)光二極管指示燈TXD，當PFB-GP向總線電纜發(fā)送數據時指示燈以約5Hz頻率閃爍。
4、PFB-GP的PROFIBUS接口DB9M針座插頭的信號定義：
注：只要設備的PROFIBUS/MPI/PPI插座（DB9F孔座）的6腳和5腳有5VDC電源輸出，或7腳和2腳有24VDC電源輸出，有其一即可，就可保證PFB-GP得到正常工作電源。
5、PFB-GP的編程口DB9F孔座插座的信號定義：
注：編程口DB9F孔座的6腳和5腳可提供5VDC電壓和最大50mA輸出電流。
6、PFB-GP的RS485信號端子：
四、內部原理框圖
五、四星電子隔離型PROFIBUS總線連接器的使用方法
與使用傳統(tǒng)的非隔離PROFIBUS總線連接器一樣，連接PFB-GP隔離器的通信電纜必須使用符合PROFIBUS標準的專用電纜（西門子產品號：6XV1 830-0EH10），該電纜的一般特性如下表5-1：
PFB-GP應直接插到設備的PROFIBUS/MPI/PPI的DB9F插座上，在PFB-GP和設備的DB9F插座之間不能有延長電纜，也不能串入其它總線插頭。
1、PFB-GP安裝在總線終端時的接線
一段PROFIBUS電纜的頭和尾稱為終端，當PFB-GP安裝在終端時，電纜只接A1、B1端子并且須將終端電阻開關撥到“on”位置。
圖5-1 PFB-GP安裝在總線終端時的接線
圖中：
1、終端電阻設置開關，網絡的二個終端PFB-GP撥到“on”。
2、發(fā)光二極管數據發(fā)送指示燈
3、PROFIBUS總線電纜。
4、RS485接線端子，網絡的二個終端接A1（RS485信號負，綠色）、B1（RS485信號正，紅色）。
5、編程口，可插入編程電纜或連接各種通信卡等設備，允許插入的電纜最大長度為5米。
2、PFB-GP安裝在總線中間時的接線
在一段總線的二個終端之間可以安裝最多30個PFB-GP，電纜需接A1、B1端子和A2、B2端子并且須將終端電阻開關撥到“off”位置。
圖5-2 PFB-GP安裝在總線中間時的接線
圖中：
1、終端電阻設置開關，網絡中間所有的PFB-GP撥到“off”。
2、發(fā)光二極管數據發(fā)送指示燈。
3、PROFIBUS總線電纜。
4、RS485接線端子，網絡中間的PFB-GP接A1（RS485信號負，綠色）、B1（RS485信號正， 紅色），A2（RS485信號負，綠色）、B2（RS485信號正，紅色）。
5、編程口，可插入編程電纜或連接各種通信卡等設備，允許插入的電纜最大長度為5米。
3、PFB-GP的網絡拓撲結構
同傳統(tǒng)的非隔離PROFIBUS總線連接器一樣，PFB-GP仍是總線型網絡拓撲結構，總線不允許有分支，當需要分支時必須在分支處加裝PROFIBUS中繼器或集線器。
圖中PFB-GP的編程口DB9F（孔）插座可以插入編程電纜或連接各種通信卡或人機界面等設備，允許插入的電纜最大長度為5米。當總線中的站點數量超過32個或總線長度超過PROFIBUS標準規(guī)定的對應傳輸速率下的最大允許長度時需加裝PROFIBUS中繼器或集線器分割總線。
圖5-3 PFB-GP的網絡拓撲結構
4、PFB-GP的應用方案圖
PFB-GP可以與不帶編程口的PFB-G混用，在需要接入編程設備的站點上安裝PFB-GP，不需要接入編程設備的站點安裝PFB-G以節(jié)省工程成本。也可全部安裝PFB-GP以方便調試人員在任何站點都可接入編程設備調試系統(tǒng)。
有些變頻器的RS485接口是接線端子形狀，不便于安裝PFB-GP，用戶可選用四星電子的另一款RS485隔離器，型號為BH-485G或E485GP，其外形結構為標準導軌安裝帶接線端子。
圖5-4 PFB-GP的應用方案示意圖
六、常見問題解答
1、PFB-GP的工作電源從哪里獲取？
只要設備的PROFIBUS/MPI/PPI插座（DB9F孔座）的6腳和5腳有5VDC電源輸出，或7腳和2腳有24VDC電源輸出，有其一即可，就可保證PFB-GP得到正常工作電源。
2、有極少數設備如西門子S7-1200PLC的RS485模塊CM1241和DP模塊CM1242、CM1243，其RS485接口的DB9F插座的7腳和2腳之間沒有24VDC電源輸出，6腳和5腳之間雖有5VDC電源輸出，但內部串聯有一只100歐姆的電阻或只能提供很小的輸出電流（CM1241串有電阻，CM1242和CM1243只能提供最大15mA輸出電流），是否可以使用PFB-G隔離器？
這種情況下無法直接使用PFB-G隔離器了，因為PLC的DB9F插座上的6腳和5腳之間因內部串聯有100歐電阻后就不能帶負載了（雖然用萬用表測量6腳和5腳之間的開路電壓為5VDC，但在6腳和5腳之間接上一只50歐電阻后，測量其電壓可看到已降到2V以下了。），而PFB-G的耗電為130mA，對于這種設備的RS485接口的隔離有以下二種辦法：
可使用四星電子的另一款隔離器BH-485G，這是一種通用的適合標準導軌安裝的RS485隔離器，由外接電源供電，性能與PFB-G相同。
可使用帶編程口的隔離型總線連接器PFB-GP，如圖6-2所示，從該連接器的編程口插座（DB9F）的7腳和2腳上輸入24VDC電源，7腳為正極，2腳為負極，不能接錯。由于PFB-GP內部已有DC/DC隔離電源模塊將輸入的24VDC電源進行了隔離，所以24VDC電源可取自任意設備而無需擔心電源共地干擾等問題。
圖6-2 PFB-GP外接電源的方法
3、為什么在網絡段中作為終端的站點不能停電？
在PROFIBUS網段的首和尾稱為終端，為了抑制RS485信號的反射和畸變，終端電纜需接到總線連接器的A1、B1端子上，終端接口上的總線連接器插頭上的終端電阻設置開關必須撥到ON位置，這樣終端接口就接入了一個220歐的終端電阻，一個390歐的上拉電阻和一個390歐的下拉電阻以確保網絡穩(wěn)定運行，上下拉電阻需要DP插座上的6腳和5腳提供5VDC工作電源。當終端站點停電時，上下拉電阻的5VDC工作電源也就沒有了，這將引起網絡通信異常或無法通信。
下圖是傳統(tǒng)的非隔離的PROFIBUS總線連接器插頭的內部原理圖。
圖6-2 PROFIBUS總線連接器插頭內部原理圖
4、作為終端的站點不可避免的可能停電怎么辦？
如果由于你受現場條件所限，終端站點需要停電或你的終端站點的DP接口是接線端子無法安裝總線連接器，為了保證網絡的正常通信，需要在網段的終端安裝有源終端電阻（并確保其不停電）來作為網段的終端，西門子公司的有源終端電阻產品號為：6ES7 972-0DA00-0AA0，四星電子的有源終端電阻型號為：PB-TR485。
PROFIBUS網段終端加入有源終端電阻后，其能維持總線電壓在標準水平。因此，總線上任何一個站斷開網絡連接時都不會引起網絡故障。任何一個網段的終端停電都會影響其它網段的通信，所以可能停電的終端都應該使用有源終端電阻來替代，并確保該有源終端電阻不停電。
圖6-3 在可能停電的網段終端安裝有源終端電阻
5、怎樣實現PROFIBUS的高速遠距離通信？
高速通信是PROFIBUS的優(yōu)勢特點之一，但當PROFIBUS使用較高速率通信時，如3Mbps以上的通信速率，用電纜傳輸最大只能達到100米，加裝多個中繼器或集線器會帶來信號延遲增大、成本增加，供電麻煩等問題，使用光纖傳輸是目前性價比最好的方案。如四星電子的PROFIBUS轉光纖模塊FS-OLM-S和FS-OLM-M。
