• 产品概述：该分配器用于 PROFIBUS PA 和 FOUNDATION 现场总线 H1，具有 8 个防短路分支线，带有颤动保护逻辑电路和自动总线终端，可用于线路和环形拓扑结构，适用于扩展温度范围，防护等级为 IP66。

• 产品生命周期：PM300，属于有效产品。

• 工厂生产时间：30 天。

• 原产地：德国

一、基于 PROFIBUS PA 协议的传输距离

1. 单段电缆最大长度

• 标准电缆（如西门子 6XV1830-0EH10）：最大长度为 1900 米。

• 特殊低电容电缆：可延长至 2700 米（需通过西门子认证）。

2. AFD8 分配器的影响

• AFD8 作为有源中继器，可将总线段隔离并增强信号，每增加一个 AFD8 可扩展 1900 米传输距离，但总系统长度上限为 10 公里（受协议限制）。

3. 拓扑结构限制

• 线型拓扑：每个 AFD8 最多支持 8 个分支，每个分支最大长度为 120 米（含现场设备）。

• 树型 / 星型拓扑：需通过 AFD8 的分支线连接，总长度仍需满足单段 1900 米限制。

二、基于 FOUNDATION Fieldbus H1 协议的传输距离

1. 单段电缆最大长度

• 标准电缆：最大长度为 1900 米（与 PROFIBUS PA 相同）。

• 高速 H1（1Mbps）：需使用专用电缆，单段长度降至 750 米（AFD8 不支持 1Mbps，仅适用于 31.25kbps）。

2. AFD8 兼容性

• FOUNDATION H1 的设备地址范围为 0-31，而 PROFIBUS PA 为 0-126，配置时需区分。

• H1 的总线终端电阻为 100Ω（PROFIBUS PA 为 110Ω），需确保匹配。

• AFD8 支持 H1 协议，但需注意：

三、影响传输距离的其他因素

1. 电缆特性

• 电缆电容应≤60nF/km，电感≤0.6mH/km，特性阻抗 100±10Ω。

• 若使用非西门子推荐电缆，需通过电容测试（总电容≤0.6μF）。

2. 本安防爆限制

• 若系统包含本安设备（如 Ex ia 等级），传输距离需符合防爆认证要求（通常缩短至 100-500 米，取决于安全栅参数）。

3. 环境干扰

• 强电磁干扰（如变频器、大型电机附近）可能导致信号衰减，需降低实际传输距离或增加屏蔽措施。

四、典型应用配置示例

PLC (CPU) ──── PROFIBUS DP ──── DP/PA耦合器 ──── AFD8分配器 ──── 现场设备
                                  │
                               扩展AFD8
                                  │
                               现场设备

• 总距离计算：每个 AFD8 可扩展 1900 米，若使用 2 个 AFD8，总距离为 1900×2=3800 米。

• 分支限制：每个 AFD8 的 8 个分支，每分支最大 120 米（如连接 4 台变送器，每台间隔 30 米）。

五、官方技术支持

1. 使用西门子Fieldbus Planner 工具（免费下载），输入电缆类型、设备数量等参数自动计算。

2. 参考文档《PROFIBUS PA 系统设计指南》（文档号：A5E02423341）第 4 章 “传输技术”。

一、核心功能模块

1. 信号接收与放大模块

• 通过总线接口（如 M12 连接器）接收来自主站（如 PLC）的差分信号（±9V）。

• 使用低噪声运算放大器对信号进行预放大，补偿传输损耗（每 100 米约衰减 0.5dB）。

2. 分支信号生成模块

• 采用专用 ASIC 芯片将放大后的信号复制为 8 路独立输出（每路驱动能力≥20mA）。

• 每路输出配备电流限制电路（典型值为 100mA），防止过载损坏。

3. 颤动保护与故障隔离模块

• 内置数字滤波器检测线路颤动（如接触不良引起的高频干扰），当检测到持续颤动（>10ms）时自动切断该分支。

• 采用光电隔离技术（隔离电压≥1500V），确保某分支故障不影响其他分支。

4. 自动总线终端模块

• 若为末端，自动接入 110Ω 终端电阻（PROFIBUS PA 标准）；

• 若为中间节点，保持电阻断开。

• 通过智能检测电路判断分支是否为总线末端：

• 支持线路（Linear）和环形（Ring）拓扑结构，环形拓扑时需通过软件激活冗余功能。

• 

二、信号处理流程

1. 信号接收

• 差分信号（如 “1” 为 + 9V，“0” 为 - 9V）通过总线进入 AFD8。

• 内置 EMC 滤波器滤除高频干扰（>10MHz），确保信号质量。

2. 信号再生

• 时钟恢复电路从数据流中提取同步时钟，重新生成干净的数字信号（消除信号抖动）。

• 信号幅度调整至标准值（±9V），补偿长距离传输导致的衰减。

3. 分支分配

• 再生后的信号通过 8 个独立的驱动电路发送至各分支。

• 每个分支支持最大 120 米传输距离（标准电缆），总电容≤0.6μF。

4. 故障监测

• 过流（>100mA）时触发限流保护；

• 断路或短路时，对应分支 LED 指示灯变红并上报故障代码。

• 持续监测各分支的电流、电压和信号质量：

三、协议兼容性与数据传输

1. 协议适配

• PROFIBUS PA：“1” 为上升沿，“0” 为下降沿；

• FOUNDATION H1：“1” 为下降沿，“0” 为上升沿。

• 两种协议均采用曼彻斯特编码（Manchester II），但信号极性相反：

• AFD8 通过可编程逻辑自动转换极性，确保兼容。

2. 数据透明传输

• AFD8 不对数据帧内容进行解析，仅负责物理层信号的放大和分配。

• 支持主站轮询（Master-Slave）和令牌总线（Token-Passing）两种通信模式。

3. 本安防爆支持

• 可与西门子本安型安全栅（如 SIPLUS Fieldbarrier）配合使用，实现 Ex ia/IIC 等级防爆。

• 此时需遵守本安系统能量限制（Um=28V，Im=93mA，Cm=100nF，Lm=100mH）。

四、拓扑结构与冗余设计

1. 线型拓扑

• 最常见配置，每个 AFD8 作为中间节点扩展总线长度。

• 最大支持 10 个 AFD8 级联，总长度≤10 公里。

2. 树型拓扑

• 每个 AFD8 分支可连接下级 AFD8 或现场设备。

• 需注意分支总电容不超过 0.6μF，避免信号失真。

3. 环形冗余拓扑

• 通过激活 AFD8 的冗余功能，形成闭合环路。

• 当环路中某点断开时，自动切换至备用路径（切换时间 < 300ms）。

五、典型应用场景

1. 化工 / 制药行业

• 在防爆区域连接大量压力变送器、温度传感器，每台 AFD8 可支持 8 台本安设备。

2. 食品加工行业

• IP66 防护等级适用于潮湿、多尘环境，支持频繁冲洗。

3. 电力行业

• 在变电站中连接智能电表、继电器等设备，通过环形拓扑提高可靠性。

4. 水 / 污水处理厂

• 长距离传输（1900 米）减少中继器数量，降低系统成本。

六、技术参数与限制

七、故障诊断与维护

1. LED 状态指示

• 电源指示灯（绿色）：常亮表示供电正常；

• 总线状态灯（黄色）：闪烁表示有数据传输；

• 分支故障灯（红色）：对应分支出现过流或断路。

2. 诊断接口

• 通过 PROFIBUS DP 接口读取诊断数据（如分支电流值、温度）。

• 支持通过西门子 PCT2000 工具进行远程配置和固件升级。

3. 故障处理

• 某分支故障时，其他分支仍可正常工作；

• 更换故障设备后，需手动复位 AFD8 或通过软件远程复位  

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