Методика определения параметров кабеля
Общие рекомендации
Лучшей средой передачи сигнала является кабель на основе витой пары, поскольку обладает наименьшим паразитным излучением сигнала и хорошо защищен от наводок. В условиях повышенных внешних помех применяют кабели с экранированной витой парой, при этом экран кабеля соединяют с защитной "землёй" устройства.
Концы кабеля должны быть заглушены терминальными резисторами (обычно 120 Ом).
Сеть должна быть проложена по топологии шины, без ответвлений.
Устройства следует подключать к кабелю проводами минимальной длины.
1 Исходя из скорости протекания технологического процесса, технологии промышленной сети, производительности управляющего контроллера, задать периодичность опроса датчиков и посылки управляющих сигналов на исполнительные устройства.
2 Исходя из расположения технологического оборудования, датчиков, исполнительных механизмов, устройств сбора технологических управляемых параметров, контроллера управления, определить длину кабеля (Lм), необходимого для передачи цифровой информации.
3 Зная L и учитывая время двойного оборота сигнала по кабелю при указанном протоколе промышленной шины, определить скорость обмена данными (скорость распространения электрического сигнала по кабелю принять равной 0,7 скорости света).
4 Исходя из вычисленной скорости обмена, определить длительность информационного бита 
,
где C − скорость обмена.
5 Задать минимальное напряжение сигнала (U0), которое
должно присутствовать на входе самого удаленного приемника (определяется параметрами приемника, обычно не ниже 0,1В).
6 Задать максимальный допустимый уровень искажений
сигнала (δ %) на входе самого удаленного приемника.
7 Вычислить максимальное допустимое значение омического сопротивления кабеля длиной L по следующей формуле:
,
где Rl − полное омическое сопротивление кабеля длиной L;
Rc − сопротивление согласующего резистора, равное волновому сопротивлению кабеля (примем 150 ом);
Umin − минимальное напряжение сигнала на выходе формирователя, равное 1,5 В;
U0 − минимальное напряжение сигнала на входе самого удаленного приемника (≈ 700 мв).
8 Вычислить погонное сопротивление кабеля по формуле 
,
где rk − погонное сопротивление кабеля.
9 Руководствуясь справочными данными, выбрать кабель,
волновое сопротивление которого равно принятому в п. 7, а погонное сопротивление − не более вычисленного в п. 8.
10 Вычислить длительность переднего фронта импульса
(время нарастания сигнала от 10% до 90% его максимального уровня), учитывая параметры выбранного кабеля: 
,
где tr − длительность переднего фронта сигнала на входе самого
удаленного приемника;
Ck − погонная емкость кабеля;
Rэкв − эквивалентное активное сопротивление нагрузки:
,
где rk* − погонное сопротивление выбранного кабеля;
L − общая протяженность кабеля;
Rвх − входное сопротивление приемника;
Rc − сопротивление согласующего резистора, равное волновому сопротивлению кабеля;
n − количество приемников, подключаемых к кабелю;
Zk − волновое сопротивление кабеля.
11 Определить величину отношения длительности переднего фронта импульса к длительности всего информационного бита Тс = tr/Tb.
12 По заданному U0 и вычисленному Тс, из графиков на рисунке 11 установить реальное значение уровня искажений сигнала на входе самого удаленного приемника (δр%).
13 Если полученный уровень искажений превышает допустимый, согласно п. 6, следует повторить расчет, выбрав кабель с другими параметрами. При этом кабель должен иметь меньшие значения погонного сопротивления и погонной емкости, чем выбранный в п.8.
Если не удается выбрать кабель с лучшими параметрами, следует снизить значение скорости обмена либо сократить протяженность линии связи.
Рисунок 11 − График зависимости уровня искажений сигнала
на входе приемника от  U0 и Tc
|
Графики, приведенные на рисунке 11, построены исходя из предположения, что формирователь имеет максимально допустимую степень асимметрии выхода, приемник обладает наихудшей допустимой чувствительностью, а фронты информационных сигналов имеют форму, близкую к обратной экспоненте.