西門子DP電纜上海代理商

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• 西門子PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通訊電纜的總的規(guī)范

  通用特性	規(guī) 范
  類型	屏蔽雙絞線
  導(dǎo)體截面積	24 AWG（0.22 mm2）或更粗
  電纜電容	< 60 pF/m
  阻抗	100Ω ~ 120 Ω

  PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中段的zui大電纜長度(PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的zui大長度有賴于波特率和所用電纜的類型)

  傳輸速率	網(wǎng)絡(luò)段的zui大電纜長度
  9.6k 波特 ~ 19.2 k 波特	1,200 米（3,936英尺）
  187.5k波特	1,000米（3,280英尺）

  1、SIMATIC S7 系列PLC、S7200、s71200、S7300、S7400、ET200

  
  2、邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等

  
  3、SITOP 系列直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A

  
  4、HMI 觸摸屏TD200 TD400C TP177,MP277 MP377 SMART700 SMART1000

  常見西門子DP頭：

  6ES7 972-0BB12-0A0 ：

  90度電纜出線，集成終端電阻，9針 Sub-D插座，有編程口，不支持快速連接

  6ES7 972-0BA12-0A0 ：

  90度電纜出線，集成終端電阻，9針 Sub-D插座，無編程口，不支持快速連接

  6ES7 972-0BA42-0A0 ：

  35度電纜出線，集成終端電阻，9針 Sub-D插座，無編程口，支持快速連接

  6ES7 972-0BA52-0A0 ：

  90度電纜出線，集成終端電阻，9針 Sub-D插座，無編程口，支持快速連接

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  35度電纜出線，集成終端電阻，9針 Sub-D插座，有編程口，不支持快速連接

• 【西門子PROFIBUS詳細(xì)介紹】

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• PROFIBUS，是一種化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動化。PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案

• 組成

  PROFIBUS是過程現(xiàn)場總線（Process Field Bus ）的縮寫，于1989年正式成為現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)。在多種自動化的領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，的設(shè)備節(jié)點數(shù)已經(jīng)超過2000萬。它由三個兼容部分組成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。其中PROFIBUS－DP應(yīng)用于現(xiàn)場級，它是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通訊，總線周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶接口，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM(jìn)行。；PROFIBUS－PA適用于過程自動化，可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上，可應(yīng)用于本征安全領(lǐng)域；PROFIBUS－FMS用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，它是令牌結(jié)構(gòu)的實時多主網(wǎng)絡(luò)，用來完成控制器和智能現(xiàn)場設(shè)備之間的通信以及控制器之間的信息交換。主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

  基本特性

  Profibus可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場底層到車間級網(wǎng)絡(luò)化，與其他現(xiàn)場總線相比，Profibus的重要優(yōu)點是具有穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性，它包括了加工制造、過程和數(shù)字自動化等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，并可同時實現(xiàn)集中控制、分散控制和混合控制三種方式。該系統(tǒng)分為主站和從站：

  主站決定總線的數(shù)據(jù)通信，當(dāng)主站得到總線控制權(quán)（令牌）時，沒有外界請求也可以主動發(fā)送信息。在Profibus協(xié)議中主站也稱為主動站。

  從站為外圍設(shè)備，典型的從站包括：輸入/輸出裝置、閥門、驅(qū)動器和測量發(fā)射器。它們沒有總線控制權(quán)，僅對接收到的信息給予確認(rèn)或當(dāng)主站發(fā)出請求時向它發(fā)送信息。從站也稱為被動站。由于從站只需總線協(xié)議的一小部分，所以實施起來特別經(jīng)濟(jì)。

  性能

  與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，PROFIBUS的zui大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性。已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造．過程控制和自動化等。PROFIBUS開放性和不依賴于廠商的通信的設(shè)想，已在10多萬成功應(yīng)用中得以實現(xiàn)。市場調(diào)查確認(rèn)，在德國和歐洲市場中PROFIBUS占開放性工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的市場超過40%。PROFIBUS有*自動化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

  結(jié)構(gòu)

  PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System Interconnection-OSI）作為參考模型的。該模型共有七層?！。?）PROFIBUS－DP：定義了*．二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS－DP設(shè)備的設(shè)備行為。?。?）PROFIBUS－FMS：定義了*．二．七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低層接口(Lower Layer Interface － LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口?！。?） PROFIBUS－PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158－2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)?！∽ⅲ?層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三層為網(wǎng)絡(luò)層，第四層為傳輸層，第五層為會話層，第六層為表達(dá)層，第七層為應(yīng)用層。需要注意的是，第三~六層在Profibus中沒有具體應(yīng)用，但是這些層要求的任何重要功能都已經(jīng)集成在低層接口（LLI）中。

  特點

  Profibus作為業(yè)界應(yīng)用zui廣泛的現(xiàn)場總線技術(shù)，除具有一般總線的優(yōu)點外還有自身的特點，具體表現(xiàn)如下：

  （1）zui大傳輸信息長度為255B，zui大數(shù)據(jù)長度為244B，典型長度為120B。

  （2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€型、樹型或總線型，兩端帶有有源的總線終端電阻。

  （3）傳輸速率取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€長度，從9.6Kb/s到12Mb/s不等。

  （4）站點數(shù)取決于信號特性，如對屏蔽雙絞線，每段為32個站點（無轉(zhuǎn)發(fā)器），zui多127個站點帶轉(zhuǎn)發(fā)器。

  （5）傳輸介質(zhì)為屏蔽/非屏蔽雙絞線或光纖。

  （6）當(dāng)用雙絞線時，傳輸距離zui長可達(dá)9.6km，用光纖時，zui大傳輸長度為90km。

  （7）傳輸技術(shù)為DP和FMS的RS-485傳輸、PA的IEC1158-2傳輸和光纖傳輸。

  （8）采用單一的總線方位協(xié)議，包括主站之間的令牌傳遞與從站之間的主從方式。

  （9）數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)包括循環(huán)和非循環(huán)兩類。

  應(yīng)用

  典型的工廠自動化系統(tǒng)應(yīng)該是三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基于現(xiàn)場總線Profibus-DP/PA控制系統(tǒng)位于工廠自動化系統(tǒng)中的低層，即現(xiàn)場級和車間級?，F(xiàn)場總線Profibus是面向現(xiàn)場級和車間級的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。

  1.現(xiàn)場設(shè)備層

  主要功能是連接現(xiàn)場設(shè)備，如分散式I/O、傳感器、驅(qū)動器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、開關(guān)、 燈設(shè)備，完成現(xiàn)場設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制。主站負(fù)責(zé)總線通信管理及所有從站的通信?？偩€上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序均儲存 在主站中，并由主站執(zhí)行。

  2.車間監(jiān)控層

  車間級監(jiān)控用來完成車間中生產(chǎn)設(shè)備之間的連接，如一個車間三條生產(chǎn)線主控制器之間的連接，完成車間級設(shè)備監(jiān)控。車間級監(jiān)控包括生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、設(shè)備故障報警及維護(hù)等。通常還具有諸如生產(chǎn)統(tǒng)計、生產(chǎn)調(diào)度等車間級生產(chǎn)管理功能。車間級監(jiān)控通常要設(shè)立車間監(jiān)控室，在操作員工作站及打印設(shè)備上。車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可采用Profibus-FMS，它是一個多主網(wǎng)絡(luò)，在這一級，數(shù)據(jù)傳輸速度不是zui重要的，而是要能夠傳送大容量信息。

  3.工廠管理層

  車間操作員工作站可通過集線器與車間辦公管理網(wǎng)連接，將車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到車間管理層。車間管理網(wǎng)作為主網(wǎng)的一個子網(wǎng)，通過交換機(jī)、網(wǎng)橋或路由器等連接到廠區(qū)骨干網(wǎng)上，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。

  車間管理層通常所說的以太網(wǎng)，即IEEE 802.3 和IETF TCP/IP的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。工廠骨干網(wǎng)可根據(jù)工廠實際情況，采用如FDDI或ATM等網(wǎng)絡(luò)。

• Profibus作為業(yè)界應(yīng)用zui廣泛的現(xiàn)場總線技術(shù)，除具有一般總線的優(yōu)點外還有自身的特點，具體表現(xiàn)如下：

  （1）zui大傳輸信息長度為255B，zui大數(shù)據(jù)長度為244B，典型長度為120B。

  （2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€型、樹型或總線型，兩端帶有有源的總線終端電阻。

  （3）傳輸速率取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€長度，從9.6Kb/s到12Mb/s不等。

  （4）站點數(shù)取決于信號特性，如對屏蔽雙絞線，每段為32個站點（無轉(zhuǎn)發(fā)器），zui多127個站點帶轉(zhuǎn)發(fā)器。

  （5）傳輸介質(zhì)為屏蔽/非屏蔽雙絞線或光纖。

  （6）當(dāng)用雙絞線時，傳輸距離zui長可達(dá)9.6km，用光纖時，zui大傳輸長度為90km。

  （7）傳輸技術(shù)為DP和FMS的RS-485傳輸、PA的IEC1158-2傳輸和光纖傳輸。

  （8）采用單一的總線方位協(xié)議，包括主站之間的令牌傳遞與從站之間的主從方式。

• 圖25 現(xiàn)場布線

  電纜槽架之間也的連接應(yīng)該保證用金屬連接部件大面積連接處理，同時注意“接地"的連接。

  

  圖26 電纜橋架之間的連接以及接地處理

  西門子PROFIBUS紫色總線電纜接頭西門子PROFIBUS紫色總線電纜接頭西門子PROFIBUS紫色總線電纜接頭

• 通訊電纜單獨在線槽外布線時，可根據(jù)情況采用穿金屬管的方式，這樣既可以保護(hù)通訊電纜不被損壞，對于防止EMC的干擾也有好處，但注意外部的金屬管需要接地（圖25）；

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  圖27 現(xiàn)場的通訊電纜

  
  

  圖26中的電纜通訊直接暴露在外面，很容易被壓斷，類似情況可考慮局部或者全部穿管。

• 通訊電纜與動力電纜避免長距離平行布線

• 由于平行布線的兩根電纜之間需要考慮空間電容耦合，因此為了避免相互之間的影響，應(yīng)避免平行布線（圖27）。

  
  

  

  圖28  通訊電纜在線槽內(nèi)與動力電纜平行走線

  
  

  在圖27中，通訊電纜不僅沒有滿足a. 或 b. 兩條原則，反而與比較大的動力電纜平行布線，這會導(dǎo)致該電纜比較容易受到動力電纜的干擾。

  
  

  可以交叉布線：

  
  

  

  兩根交叉布線的電纜相互之間不會因為容性耦合而產(chǎn)生干擾。

• 盡量將電纜貼近大面積的金屬板（圖29）

• 

  圖29  通訊電纜貼近金屬板

  通訊電纜應(yīng)與大面積的金屬板或“地平面"貼近。

  
  

• 通訊電纜過長時，不要形成環(huán)狀（圖30）

• 
  

  

  圖30 通訊電纜形成環(huán)

  此時如果有磁力線從環(huán)中間穿過時，根據(jù)“右手定律"，容易產(chǎn)生干擾信號。

  在圖30中，盡管背板是比較大的金屬板，但由于項目已經(jīng)完成，因而不存在電纜長度變化的可能，因此還是建議用戶將過長的電纜剪短，放入柜內(nèi)的電纜槽內(nèi)。

  
  

• 通訊線連接的設(shè)備應(yīng)做等電勢連接

• PROFIBUS 連接的站點可能分布較廣，為了保證通訊的質(zhì)量，一般要求所有通訊站點都應(yīng)該處于同一個電壓等級上，即應(yīng)當(dāng)都是“等電勢"的（圖31）。

  

  圖31 通訊站點之間應(yīng)做“等電勢"處理

  如果兩個站點的“地"之間不等電勢，則當(dāng)兩個設(shè)備分別各自接地時，將會在兩個接地點之間產(chǎn)生電勢差，此時電流會流過通訊電纜的屏蔽層，從而對通訊產(chǎn)生影響。因此應(yīng)該在兩個設(shè)備之間進(jìn)行等電勢的綁定。

  可以用等勢線將兩個設(shè)備的“地"進(jìn)行連接，等勢線的規(guī)格為：銅 6mm2 ，鋁 16mm2，鋼 50mm2 。

  當(dāng)然，這里不是要求所有的現(xiàn)場都需要增加額外的等勢線而增加成本，只是建議在出現(xiàn)接地點電勢不相等的情況時，如果影響到通訊，或者可能造成設(shè)備損壞，則應(yīng)當(dāng)想辦法加以改進(jìn)。

  如果由于接地點本身的原因造成了通訊不穩(wěn)定，比如某個系統(tǒng)的“地"本身存在著很強的干擾，則在此處將屏蔽層接地反而會對PROFIBUS通訊造成影響，因而此時應(yīng)該考慮首先處理好“地"，然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。

  為現(xiàn)場設(shè)備提供一個良好的“地"以及進(jìn)行正確的“接地"是提高EMC特性的前提（圖32）。

  

  圖32  系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地設(shè)計和實施

  
  

• 通訊線在電柜內(nèi)的布線

• 通訊電纜在電柜內(nèi)布線時，也應(yīng)該遵循之前的原則，即遠(yuǎn)離干擾源。

  在柜內(nèi)的走線應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精心的設(shè)計，盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線槽內(nèi)走線（圖33），同時，不要在柜內(nèi)形成“環(huán)"，特別時避免將變頻器等干擾源包圍在“環(huán)"內(nèi)。

  

  圖 33 通訊電纜與動力電纜在電柜內(nèi)的受干擾情況

  
  

  3.2.2  通訊電纜的屏蔽層在電柜內(nèi)的處理

  1) 首先是PROFIBUS插頭，除了之前介紹的，需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分外，還需要注意屏蔽層不要剝開的太長，否則會暴露在空間，成為容易受干擾的“天線"（圖34）。

  

  圖34 屏蔽層暴露在空間容易接收干擾

  
  

  2) 通訊電纜的屏蔽層在進(jìn)/出電氣柜時，都應(yīng)該進(jìn)行屏蔽層接地處理

  屏蔽層應(yīng)該保證與接地銅排進(jìn)行大面積的接觸（圖35）。

  

  圖35  屏蔽層的接地

  
  

  通訊電纜在進(jìn)/出電柜時，都應(yīng)該將電纜的屏蔽層進(jìn)行接地處理。這樣避免外部的干擾信號進(jìn)入電柜，同時也避免柜內(nèi)產(chǎn)生的干擾對外部設(shè)備造成影響（圖36）。

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  圖36 屏蔽層在柜內(nèi)進(jìn)行接地處理

  
  

  如果通訊電纜在柜內(nèi)需要經(jīng)過端子進(jìn)行連接，則屏蔽層在端子排的兩側(cè)分別進(jìn)行連接（圖37）。

  

  圖37  通訊電纜通過端子連接時的屏蔽層處理

  而此時應(yīng)當(dāng)避免的做法是將屏蔽層剝開，擰成一根連接到端子（圖38），這種方式在EMC領(lǐng)域有個名稱叫做“豬尾巴"。

  

  圖38 屏蔽電纜接頭處的“豬尾巴效應(yīng)"

  在現(xiàn)場的連接中，如果將屏蔽層剝開過長，則通訊電纜將有很長一段沒有被屏蔽層“保護(hù)"，而屏蔽層擰成一根后將形成天線，更容易將干擾引入系統(tǒng)（圖39）。

  
  

  

  圖39 屏蔽電纜的“豬尾巴"連接

  
  

  3.2.3  過壓保護(hù)

  如果使用場合存在過壓的危險，請在柜外采用直埋電纜，同時在柜內(nèi)、柜外的電纜上采用過壓保護(hù)裝置（圖40）。

  如果存在雷擊，請參照防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷的設(shè)計。

  

  圖40 過壓保護(hù)裝置

  
  

  3.2.4  減小變頻器等干擾源設(shè)備對通訊的影響

  變頻器等比較大功率的設(shè)備除了通過干擾電源、通過空間輻射干擾影響設(shè)備正常運行外，隨著變頻器等設(shè)備具有PROFIBUS通訊的能力，這些設(shè)備產(chǎn)生的干擾也有可能直接進(jìn)入通訊系統(tǒng)，因而應(yīng)該對變頻器進(jìn)行EMC的處理。

  首先是變頻器的安裝。在電柜內(nèi)，盡量用鍍鋅底板替代噴漆底板做為安裝背板（圖41），以改善EMC特性。

  

  圖41  使用鍍鋅安裝底板代替噴漆底板

  
  

  變頻器的出線，都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的EMC處理，比如采用通訊電纜采用屏蔽電纜接地，動力電纜采用屏蔽電纜接地或者采用鐵氧體磁環(huán)進(jìn)行濾波處理等（圖42）。

  

  圖42  對變頻器的電纜進(jìn)行規(guī)范的EMC處理

  
  

  4 PROFIBUS診斷的常用工具

  PROFIBUS是一種抗干擾性比較強的現(xiàn)場總線，但不時還會發(fā)生一些故障。在處理故障的過程中我們發(fā)現(xiàn)，造成PROFIBUS通訊出現(xiàn)故障的原因，80％都是zui簡單的原因，比如：現(xiàn)場沒有接地處理、布線時與動力電纜沒有分開等等；因此為了避免PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)后期運行時出現(xiàn)故障，首先應(yīng)該注意按照PROFIBUS的規(guī)范進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，同時嚴(yán)格遵守安裝規(guī)范的要求進(jìn)行現(xiàn)場施工。

  除此之外，現(xiàn)場診斷一般會使用到BT200和示波器等設(shè)備。BT200是西門子的提供的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)備，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)距離檢測，網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量的檢查（比如斷線、短路等等），常用于項目現(xiàn)場施工布線階段；