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上海市 松江縣
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2020-07-04 01:30:08
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如何正確使用西門子ProfibusDP接頭以及終端電阻
插頭與終端電阻在Profibus通訊中有著非常重要的作用，它們使用起來非常簡單，沒有很多復雜的設置；但是正是由于使用簡單，使得很多工程師在使用當中忽略了一些細節(jié)，導致很多通訊問題。
1 Profibus插頭的結構與簡單用法
圖1Profibus插頭結構
這是常見的Profibus插頭，如果我們有A、B兩個站點要做Profibus通訊，應該如何連接插頭呢？因為總線上只有兩個站，顯然終端電阻都要打到ON位置。那么插頭上的接線是否要一進一出呢。
圖2 兩個DP站點的連接
正確的做法是兩個插頭都連接進線端。因為終端電阻與插頭的出線端是2選1的。終端電阻打ON，進線端連接終端電阻，斷開與出線端的連接；終端電阻打OFF，進線端斷開與終端電阻的連接，連接出線端。
2常見的Profibus總線連接
圖3 主站在總線一端點
圖3所示的是一般的Profibus總線連接方法，主站位于總線的一端，終端電阻打ON。
然后依次連接后面的站點，中間的站點終端電阻打OFF，后面的站點終端電阻打ON。
圖4 主站在總線中間
有時候由于現場設備分布的原因，主站也可以安裝在Profibus總線的中間，具體做法如圖4所示。
終端電阻打ON的設備不能斷電，如圖5所示Profibus插頭上除了220歐的終端電阻以外還有兩個390歐的偏置電阻，并且偏置電阻上必須連接電源。
圖5 終端電阻和偏置電阻
如果終端設備需要經常斷電維護，或者終端設備只有接線端子而沒有9針D型插座，就需要使用有源終端模塊作為Profibus總線的終端(6ES7 972-0DA00-0AA0)。
圖6 Profibus有源終端模塊
如果Profibus電纜不夠長，需要把兩根電纜接起來，不能簡單的把兩根銅芯擰起來，因為這樣會破壞電纜的特征阻抗，可能會導致通訊問題。好使用圖7中的接頭來連接兩根需要接起來的電纜。
圖7 Profibus連接接頭
3 RS485中繼器的終端電阻使用方法
Profibus通訊電纜的大長度取決于通訊的波特率，如果電纜過了所能通訊的大長度，就需要使用RS485中繼器來延長通訊距離。
表1 總線長度與傳輸速率的關系
中繼器上有接線端子，Profibus電纜可直接連接到端子上。另外中繼器上也配有終端電阻。其用法與電纜插頭相同。
圖8 1網段只有進線，2網段有進線出線
圖9 1網段只有進線，2網段只有進線
圖10 1網段有進線出線，2網段有進線出線
4 OLM上插頭終端電阻使用方法
如果現場設備通訊距離較遠，或者現場電磁干擾嚴重，可以使用OLM把電信號轉化成光信號，使用光纜來傳輸信號。OLM上有RS485電氣接口，需要使用Profibus插頭來連接電纜。并且OLM電氣接口不論連接主站還是從站，接法都一樣。
圖11 1網段只有進線，2網段只有進線
圖12 1網段有進線出線，2網段只有進線
圖13 1網段有進線出線，2網段有進線出線
對于只有一個RS485接口的OLM，可認為只有1網段，接法相同。
5 DP/DP coupler上插頭終端電阻使用方法
兩個DP主站可以使用DP/DP coupler來傳輸數據。DP/DP coupler上有兩個RS485接口，連接方法與OLM相同。
圖14 1網段只有進線，2網段只有進線
圖15 1網段只有進線，2網段有進線出線
圖16 1網段有進線出線，2網段有進線出線
設計
提供有各種類型的總線連接器，可優(yōu)化用于連接的設備：
總線連接器具有軸向電纜引出線（180°），可用于如 PC 和 SIMATIC HMI OP，傳輸速率高達 12 Mbps，帶集成的總線端接電阻
帶垂直電纜引出線的總線連接器（90°）；
這種接頭采用垂直電纜引出線（有或沒有編程器接口），數據傳輸速率高達 12 Mbps，帶集成的終端電阻。傳輸速率為 3、6 或 12 Mbps 時，在帶編程器接口的總線接頭和編程器之間，需要使用 SIMATIC S5/S7 連接電纜。
有 30°電纜引出線的總線接頭（經濟型），無編程器接口，數據傳輸速率大為 1.5 Mbps，無集成的總線端接電阻。
PROFIBUS 快速連接 RS 485 總線接頭（90°或 180°電纜引出線），傳輸速率大為 12 Mbps，采用絕緣刺破技術可實現快速簡單安裝（用于硬線和軟線）。
應用
用于 PROFIBUS 的 RS485 西門子DP接頭，可用于連接 PROFIBUS 節(jié)點或 PROFIBUS 網絡部件到 PROFIBUS 總線電纜。
西門子DP接頭常用型號及說明：
6ES7972-0BA12-0XA0
SIMATIC DP，連接器 針對 PROFIBUS 多至 12 MBit/s 90° 電纜出線， 15.8x 64x 35.6mm（寬x高x深）, 終端電阻含 隔離功能，不帶 PG 編程設備插座
6ES7972-0BA42-0XA0
SIMATIC DP，連接器 針對 PROFIBUS 多至 12 MBit/s 帶斜向電纜出線， 15.8x 54x 39.5mm（寬x高x深）, 終端電阻含 隔離功能，不帶 PG 編程設備插座
6ES7972-0BA52-0XA0
SIMATIC DP，連接器 針對 PROFIBUS 多至 12 MBit/s 90° 電纜出線， 絕緣壓穿連接 Fast-Connect，不帶 PG 編程設備插座 15.8x 59x 35.6mm（寬x高x深）
6ES7972-0BB12-0XA0
SIMATIC DP，連接器 針對 PROFIBUS 多至 12 MBit/s 90° 電纜出線， 15.8x 64x 35.6mm（寬x高x深）, 終端電阻含 隔離功能，帶 PG 編程設備插座
6ES7972-0BB42-0XA0
SIMATIC DP，連接器 針對 PROFIBUS 多至 12 MBit/s 帶斜向電纜出線， 15.8x 54x 39.5mm（寬x高x深）, 終端電阻含 隔離功能，帶 PG 編程設備插座
6ES7972-0BB52-0XA0
SIMATIC DP，連接器 針對 PROFIBUS 多至 12 MBit/s 90° 電纜出線， 絕緣壓穿連接 Fast-Connect，帶 PG 編程設備插座 15.8x 59x 35.6mm（寬x高x深）
6GK1500-0EA02
PROFIBUS 總線連接器 帶 OLM 的軸向電纜 工業(yè)計算機，SIMATIC OP，出線； 傳輸速率 12Mbit/s； 終端電阻含 隔離功能，金屬外殼
6GK1500-0FC10
PROFIBUS FC RS 485 插頭 180 PROFIBUS 連接器，帶 FastConnect 連接器 和 OLM 的軸向電纜 工業(yè)計算機，SIMATIC OP，出線， 傳輸速率：12 Mbit/s， 終端電阻含 隔離功能， 塑料外殼
和西門子DP接頭配套用的電纜6XV1830-0EH10公司常年備有現貨
參數如下：
導體：裸銅絲，1*0.65mm
線芯顏色： 綠色-紅色
屏蔽層： 鋁塑帶+鍍錫銅絲編織
護套： PVC 3DRX 22X 02R
特性阻抗： 150?
工作溫度：-40 ... +75 °C
技術指標
1：實心裸銅線導體，2芯并合成對，芯線紅綠二色
2：鋁箔，裸金屬絲編織雙層屏蔽，PVC外護套，阻燃，外觀紫色
3：符合VDE 0472標準，B類實驗（IEC332.1）
4：帶米標識，分100米，200米，300米包裝，500米，1000米木輪包裝
5：工作參數：單線傳輸大規(guī)格：1000米，加中繼器可延長至10000米
其它介紹：
1：借組于其雙層屏蔽層，尤其適用于安裝在易受電磁干擾的工業(yè)環(huán)境中
2：通過總線終端的接地觸點的外包層，可實現接地的連續(xù)性
3：按米銷售
產品描述：導體為1線對（2*22AWG）獨股銅絲，紅色，綠色絕緣護套層，
鋁箔、聚酯復合帶屏蔽率+鍍錫銅編織網78%屏蔽率共雙層屏蔽，特性抗阻150歐姆，紫色PVC外護套
DP快速連接標準電纜，總線電纜徑向對稱設計，允許采用剝線工具，可以快速方便的裝配總線連接器，標準總線電纜專門為裝配設計
西門子提供各種用于電氣或光纖傳送技術的 PROFIBUS 網絡部件。
PROFIBUS 已根據通用自動化標準 IEC 61158/EN 50170 進行了標準化（PROFIBUS FMS 和PROFIBUS DP），并根據過程自動化標準 IEC 61158-2 進行了標準化（PROFIBUS PA）。
電氣網絡
電氣網絡采用雙絞線屏蔽電纜。RS 485 接口根據電壓差進行操作。因此，與電壓或電流接口相比更不易受干擾影響。使用 PROFIBUS，站點通過總線端子和總線連接器連接到總線(每網段多 32 個節(jié)點)。
各網段通過中繼器連接。
傳輸速率在 9.6 Kbit/s 至 12 Mbit/s 之間可調。
大段長取決于傳輸速率。
電氣網絡可配置成總線或樹形結構。
對于本質安全區(qū)域中的應用，可將符合 IEC 61158-2 的傳輸技術與 PROFIBUS PA 結合使用。此時，傳輸速率可達 31.25 Kbit/s。
特性
總線電纜
傳輸方法：RS 485（符合 EIA）
具有總線終端和總線連接器的總線拓撲，用于連接 PROFIBUS 站
符合 IEC 61158/EN 50170 通用自動化標準 (PROFIBUS FMS/DP) 和 IEC61158-2 本質安全區(qū)域標準 (PROFIBUS PA) 的傳輸方法
RS 485 的 DP 傳輸系統(tǒng)（通過差分電壓信號進行位編碼）使用網絡組件（DP/PA 耦合器或 DP/PA 鏈接器）轉換為 IEC 61158-2（通過電流信號進行位編碼）
簡單、統(tǒng)一的安裝和接地方案
易于安裝
電氣 PROFIBUS 網絡組態(tài)
光學網絡
PROFIBUS 的光纖電纜具有以下性能：
傳輸鏈路不易受電磁干擾
適于長距離敷設
電隔離
可使用塑料、PCF 或玻璃光纖電纜
避免過電壓和等電位連接問題
帶 OLM 的光纖 PROFIBUS
使用光學鏈路模塊 (OLM)，可以構建一個具有總線形、環(huán)形或星形拓撲結構的光纖網絡。兩個 OLM 之間的大距離可達 15km，可在 9.6 Kbit/s 到 12 Mbit/s 之間逐級調節(jié)傳輸速率。
具有集成接口和 OBT 的光纖 PROFIBUS
帶集成接口和 OBT 的光學 PROFIBUS 可構建線形拓撲結構。使用集成光學接口的設備可構成一種低成本的解決方案。配有 RS 485 接口的終端設備可通過一個光學總線端子（OBT）連接。在使用塑料光纜的情況下，兩個節(jié)點間的大距離為 50 m。可提供特殊的光纖電纜，傳輸距離可達 400 m。
混合網絡
電氣網絡和光纖網絡混合可以使用。OLM 提供兩種不同介質的轉換。
在總線上的站間通訊中，兩線制技術與光纖技術之間不存在差別。一個 PROFIBUS 網絡可連接多達 127 個站點。
光纖傳輸有以下優(yōu)點：
塑料或玻璃纖維光纜不易受到電磁干擾，從而無需采取電氣網絡中必須采取的 EMC 措施。
在室外區(qū)域無需采取附加避雷措施
由于導體所具有的特性，模塊上的電位被自動分開
通過光纖電纜，可長距離連接到現場設備。
由電氣和光學 PROFIBUS 組成的網絡配置
通信功能
數據通訊用于可編程序控制器之間(如 PROFIBUS FMS) ，或一臺可編程序控制器與智能伙伴（工控機、P C等）之間的數據交換。
下面的通訊功能可用于此目的：
編程器/OP 通訊
包括集成的通訊功能，它用于 SIMATIC，以便與 HMI 設備（例如 TP/OP）和 SIMATIC 編程器（STEP 7）交換數據。編程器/OP 通訊由 MPI、PROFIBUS 及工業(yè)以太網支持。
S7路由
通過 S7 路由，編程器可在整個網絡中進行通訊。
S7 通訊
S7 通訊是 SIMATIC S7/C7 內優(yōu)化的集成通訊功能。它可用于連接 PC 與工作站。 每個作業(yè)的用戶數據量大為 64K 字節(jié)。 S7 通訊為所有網絡提供簡單、功能強大的通訊服務以及與軟件接口無關的網絡。
開放式通訊
通過開放式通訊 (SEND/RECEIVE)，SIMATIC S7 控制器可與其他 SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 控制器（S5 兼容通訊）、PC 和第三方系統(tǒng)進行通訊。
標準通訊
這包括標準化的數據通訊協議。
PROFIBUS-FMS（現場總線信息規(guī)范）
適合于幾個工作站（多16個）范圍內的不同制造商提供的不同自動化系統(tǒng)（如PLC， PC）之間的通訊?？梢耘c裝有FMS接口的現場設備進行通訊。
由于FMS READ， WRITE和INFORMATION REPORT服務， 應用程序可以讀或寫訪問對方的變量或將自已的變量值傳送給通訊伙伴。支持對變量值的部分訪問。通訊是經過非循環(huán)連接（主站/主站，主站/從站）、以從站啟動的非循環(huán)連接以及循環(huán)連接（主站/從站）進行處理的。使用 INFORMATION REPORT（信息報告），還可通過廣播服務，將一個報文發(fā)送給網絡中的所有其它節(jié)點。此外， 可以啟動FMS IDENTIFY （請求伙伴的識別特性） 和 STATUS （請求伙伴的狀態(tài)） 服務。