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为什么降低PROFIBUS波特率会增强抗干扰性

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为什么降低PROFIBUS波特率会增强抗干扰性

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2021-04-06 08:44:38

在PROFIBUS的应用中，时常会出现掉站的情况，通常的做法是降低通信的波特率。例如，波特率在1.5Mbps时，两分钟掉一次站点，修改为500Kbps时，半个小时掉一次站点，再降低波特率到187.5Kbps时，一两个小时掉一次站点，最后不管怎样降低波特率，都会掉站，只是掉站的间隔时间稍微变长，这是什么原因呢？

我们先分析一下波特率，1.5Mbps表示1.5*1024*1024 bit/s（每秒），一秒钟要从端口（PROFIBUS是RS485）发出1572864个BIT，500Kbps表示500*1024 bit/s（每秒），一秒钟从端口要发出512000个BIT，假设发送的数据都是0、1相互间隔，信号的波形如图1所示。

一段时间内1.5Mbps与500Kbps的波形图如图2所示（示意图）。

从图2中可以看到，1.5Mbps的电平宽度明显比500Kbps的窄，电平的宽度与通信速率有关，一个电平的宽度以时间长度表示为：

不同波特率对应的Tbit 如图3所示。

如果通信受到干扰，通常情况下，一个BIT的电平波形一半受到干扰，信号不能被识别，则通信失败，如图4所示。

降低波特率实际上是增加了电平的宽度，例如原通信波特率是1.5Mbps，Tbit /2是1000微秒，超过1000微秒宽度的电平受到干扰，通信就将失败，例如1200毫秒。如果降低波特率到500Kbps，Tbit /2是2667微秒，干扰的幅值是不变的，1200微秒低于电平宽度的50%，通信可能正常，可能会有报文失败重发现象，PROFIBUS缺省是重发三次，通信质量已经下降。

为什么再降低波特率也会有掉站的情况，因为干扰情况不规律，有时的干扰会有累计效应，例如电场干扰，通过空间的分布电容耦合到通信线上，这时整个电平都会受到干扰，如果使用示波器查看，高电平上的线会变的非常粗，这其实是干扰的幅值。所以不能只靠降低波特率处理现场通信的问题，一定要保证通信的质量，有问题必须解决，将隐患排除！