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上海盟疆工業(yè)自動化設(shè)備有限公司本著“以人為本、科技先導(dǎo)、顧客滿意、持續(xù)改進(jìn)”的工作方針，致力于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)、工程配套和系統(tǒng)集成，擁有豐富的自動化產(chǎn)品的應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及雄厚的技術(shù)力量，尤其以 PLC復(fù)雜控制系統(tǒng)、傳動技術(shù)應(yīng)用、伺服控制系統(tǒng)、數(shù)控備品備件、人機(jī)界面及網(wǎng)絡(luò)/軟件應(yīng)用為公司的技術(shù)特長，幾年來，上海盟疆公司在與德國 SIEMENS公司自動化與驅(qū)動部門的*緊密合作過程中，建立了良好的相互協(xié)作關(guān)系，在可編程控制器、交直流傳動裝置方面的業(yè)務(wù)逐年成倍增長，為廣大用戶提供了SIEMENS的較新技術(shù)及自動控制的解決方案。

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型號：6XV1830-0EH10

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PROFIBUS 是一種具有廣泛應(yīng)用范圍的、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)，在集中自動化系統(tǒng)向分散自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)移方面是一種重大突破。

由于PROFIBUS一直側(cè)重于系統(tǒng)集成和系統(tǒng)工程等方面，尤其是側(cè)重于應(yīng)用行規(guī)的研究開發(fā)，使得該總線具有適合于快速、時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用和復(fù)雜的通信任務(wù)的特點(diǎn)，成為*能夠全面覆蓋工廠自動化和過程自動化應(yīng)用的現(xiàn)場總線，特別適用于工廠自動化和過程自動化領(lǐng)域。因而從誕生至今，PROFIBUS 在現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域一直是市場上的*。

隨著PROFIBUS的大量應(yīng)用，許多用戶開始接觸并使用了現(xiàn)場總線。但由于用戶對現(xiàn)場總線技術(shù)的了解程度不同，再加上現(xiàn)場施工情況復(fù)雜，因而很有可能導(dǎo)致許多項(xiàng)目的現(xiàn)場總線通訊上可能存在著一些隱患，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將有可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)通訊故障，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為了幫助廣大用戶――特別是剛剛接觸到現(xiàn)場總線的用戶能夠?qū)ROFIBUS的硬件有個(gè)初步的了解，這里將重點(diǎn)介紹如何在現(xiàn)場正確的安裝和使用相關(guān)PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)元件和設(shè)備，幫助用戶在使用PROFIBUS現(xiàn)場總線的過程中從硬件安裝的角度盡量減少問題的發(fā)生，從而盡量減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)使用中出現(xiàn)故障的概率。

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1 PROFIBUS 概述

PROFIBUS 是一種具有廣泛應(yīng)用范圍的、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)，在集中自動化系統(tǒng)向分散自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)移方面是一種重大突破。

由于PROFIBUS一直側(cè)重于系統(tǒng)集成和系統(tǒng)工程等方面，尤其是側(cè)重于應(yīng)用行規(guī)的研究開發(fā)，使得該總線具有適合于快速、時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用和復(fù)雜的通信任務(wù)的特點(diǎn)，成為*能夠全面覆蓋工廠自動化和過程自動化應(yīng)用的現(xiàn)場總線，特別適用于工廠自動化和過程自動化領(lǐng)域。因而從誕生至今，PROFIBUS 在現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域一直是市場上的*。

隨著PROFIBUS的大量應(yīng)用，許多用戶開始接觸并使用了現(xiàn)場總線。但由于用戶對現(xiàn)場總線技術(shù)的了解程度不同，再加上現(xiàn)場施工情況復(fù)雜，因而很有可能導(dǎo)致許多項(xiàng)目的現(xiàn)場總線通訊上可能存在著一些隱患，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將有可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)通訊故障，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為了幫助廣大用戶――特別是剛剛接觸到現(xiàn)場總線的用戶能夠?qū)ROFIBUS的硬件有個(gè)初步的了解，這里將重點(diǎn)介紹如何在現(xiàn)場正確的安裝和使用相關(guān)PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)元件和設(shè)備，幫助用戶在使用PROFIBUS現(xiàn)場總線的過程中從硬件安裝的角度盡量減少問題的發(fā)生，從而盡量減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)使用中出現(xiàn)故障的概率。

1 PROFIBUS 概述

PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通訊的本質(zhì)是RS485串口通訊，按照不同的行業(yè)應(yīng)用，主要有三種通訊行規(guī)：DP（Decentralized Peripherals），F(xiàn)MS（Field Message Specification）和PA（Process Automation）行規(guī)。

其中DP通訊的方式在OSI參考模型中主要使用第1、2、7層，因此PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)的通訊速度較快，且報(bào)文簡單（表1）。

表1  三種PROFIBUS的通訊行規(guī)的OSI模型

隨著現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，PROFIBUS技術(shù)也在不斷的發(fā)生著變化，例如FMS行規(guī)目前已經(jīng)不再使用，而DP和PA的應(yīng)用會越來越多，另外類似Motion Control with PROFIBUS 和PROFIsafe 等新的行規(guī)也都會隨著應(yīng)用而逐漸普及。

但無論那種行規(guī)，涉及到的硬件和網(wǎng)絡(luò)形式基本都是*的（PA除外）。因此這里我們從zui基本的網(wǎng)絡(luò)硬件著手，介紹PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)連接方式。

2 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)硬件

PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)主要涉及到的硬件包括：PROFIBUS接口，通訊介質(zhì)，PROFIBUS插頭，中繼器，診斷中繼器，OLM以及有源終端電阻等。

2.1 PROFIBUS接口

PROFIBUS接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口，其管腳定義為：

一般CPU或者CP板卡都采用該接口。該接口外部的金屬部分一般連接到CPU或者CP的內(nèi)部的“PE”。而當(dāng)CPU安裝在底板上時(shí)，其“PE”與底板是連通的，此時(shí)如果將安裝底板在電氣柜內(nèi)做接地處理，則該SUB-D接口的外部金屬部分也是接地的。

2.2 通訊介質(zhì)

關(guān)于通訊介質(zhì)，在表1的OSI模型中已經(jīng)規(guī)定：PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)支持RS485的電纜和光纖兩種通訊介質(zhì)。當(dāng)然，現(xiàn)在也有支持無線通訊的設(shè)備，但我們目前面對的主要還是有線介質(zhì)的用戶。

2.2.1 PROFIBUS 電纜

PROFIBUS（類型1）介質(zhì)是一根屏蔽雙絞電纜，屏蔽可以提高電磁兼容（EMC）能力。

類型1：NRZ位編碼與EIA RS-485信號結(jié)合，目的是降低總線耦合器成本，耦合器可以使站與總線之間電氣隔離或非電氣隔離；需要總線終端器，特別在較高數(shù)據(jù)傳輸速率（達(dá)到1500 k bits/s）時(shí)更需要。類型1規(guī)范描述平衡的總線傳輸，符合美國標(biāo)準(zhǔn)EIA RS-485(EIA: 電氣工業(yè)協(xié)會；RS-485: 平衡的數(shù)字多點(diǎn)系統(tǒng)中使用的收/發(fā)器的電特性標(biāo)準(zhǔn))。在雙絞線兩端的終端器使得類型1的物理層支持高速數(shù)據(jù)傳輸。傳輸速率≤93.75 kbits/s時(shí)，zui大電纜長度為1.2km 。對1500 kbits/s的速度，zui大長度減到70/200m(對B/A型電纜)。

PROFIBUS電纜的特性阻抗應(yīng)在100Ω到220Ω之間，電纜電容（導(dǎo)體間）應(yīng)該＜60pF/m，導(dǎo)線截面積應(yīng)≥0.22mm²(24 AWG)。電纜選擇標(biāo)準(zhǔn)參見美國標(biāo)準(zhǔn)EIA RS-485的附錄。

兩類電纜的特性：

表2  電纜規(guī)格

下面的表指出兩類電纜（A和B）對不同傳輸速度時(shí)的zui大長度

表3  不同傳輸速度時(shí)的電纜長度

標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS電纜為屏蔽雙絞電纜，其中數(shù)據(jù)線有兩根：A-綠色和B-紅色，分別連接DP接口的管腳3（B）和8（A），電纜的外部包裹著編

圖1  標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS電纜

標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS電纜一般都是A類電纜。

除了標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS電纜，還有許多其它特殊類型的電纜可以用于特定的環(huán)境：

為了方便將PROFIBUS的外皮以及屏蔽層按照固定的長度進(jìn)行切除，減少剝線的時(shí)間和剝線過程中將電纜破壞或者造成短路的可能，西門子還

圖3  PROFIBUS快速剝線工具

2.2.2光纖及接口

光纖通訊具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如傳輸距離遠(yuǎn)，抗電磁干擾性好，且光纖尺寸小，重量輕，耐腐蝕性好，便于敷設(shè)等。當(dāng)然也有缺點(diǎn)：光纖彎曲半徑不能過小，光纖連接處及終端不容易處理等等。

按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖（圖4）。

PROFIBUS插頭用于連接PROFIBUS電纜和PROFIBUS的站點(diǎn)（圖8）。

圖8  PROFIBUS插頭的使用

在PROFIBUS插頭上，有一個(gè)進(jìn)線孔（In）和一個(gè)出線孔（Out），分別連接至前一個(gè)站和后一個(gè)站。

當(dāng)各站點(diǎn)通過插頭連接以及網(wǎng)線連接到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，根據(jù)RS485串口通訊的規(guī)范，每個(gè)物理網(wǎng)段支持32個(gè)物理設(shè)備，且在物理網(wǎng)段終端的站點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置終端電阻防止浪涌保證通訊質(zhì)量。而每個(gè)PROFIBUS插頭上，都內(nèi)置了終端電阻，需要是可以接入（On）和切除（Off）。當(dāng)終端電阻設(shè)置為“On”時(shí)，表示一個(gè)物理網(wǎng)段的終結(jié)，因此連接在出線端口“Out”后面的網(wǎng)段的信號也將被中斷。因此，在每個(gè)物理網(wǎng)段兩個(gè)終端站點(diǎn)上的插頭，需要將網(wǎng)線連接在進(jìn)線口“In”，同時(shí)將終端電阻設(shè)置為“On”，而位于網(wǎng)段中間的站點(diǎn)，需要依次將網(wǎng)線連接在進(jìn)線口“In”和出線口“Out”

圖9  PROFIBUS插頭的連接和設(shè)置

需要注意的是，PROFIBUS插頭有一種帶編程口（PG口）的，建議至少每個(gè)網(wǎng)段的兩個(gè)終端站點(diǎn)處的插頭盡量使用帶編程口的。

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