西門子6XV1830-5FH10

西門子6XV1830-5FH10

一個正規的RS-485網絡使用終端電阻和偏置電阻。在網絡連接線非常短、臨時或實驗室測試時也可以不使用終端和偏置電阻。

終端電阻：在線型網絡兩端（相距遠的兩個通信端口上），并聯在一對通信線上的電阻。根據傳輸線理論，終端電阻可以吸收網絡上的反射波，有效地增強信號強度。兩個終端電阻并聯后的值應當基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗 偏置電阻：偏置電阻用于在電氣情況復雜時確保A、B信號的相對關系，保證"0"、"1"信號的可靠性

西門子的PROFIBUS網絡連接器已經內置了終端和偏置電阻，通過一個開關方便地接通或斷開。終端和偏置電阻的值*符合西門子通信端口和PROFIBUS電纜的要求。

合上網絡中網絡插頭的終端電阻開關，可以非常方便地切斷插頭后面的部分網絡的信號傳輸。

與其他設備通信時（采用PROFIBUS電纜），對方的通信端口可能不是D-SUB9針型的，或者引腳定義*不同。如西門子的MM4x0變頻器，RS-485通信口采用端子接線形式，這種情況下需要另外連接終端電阻，西門子可以提供一個比較規整的外接電阻。對于其他設備，可以參照《S7-200系統手冊》上的技術數據制作。

 西門子網絡插頭中的終端電阻、偏置電阻的大小與西門子PROFIBUS電纜的特性阻抗相匹配，強烈建議用戶配套使用西門子的PROFIBUS電纜和網絡插頭?？梢员苊庠S多麻煩。

記住聯網的格言：你糊弄它，它就糊弄你！

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，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，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

概述

用于不同應用區域的不同類型（例如，地下電纜、拖曳電纜、***區域（Zone 1 和 Zone 2））

雙層屏蔽，抗干擾性能好

阻燃總線連接電纜（不含鹵素）。

由于電纜上印有以米表示的長度標記，因此易于確定長度

UL 認證

優勢

由于特殊的總線電纜，有很廣的應用范圍。

由于使用了雙層屏蔽電纜和集成式接地技術，網絡具有抗干擾功能。

采用 FastConnect （快速連接） 電纜，連接器連接簡單又快速，從而節省了時間。

產品中不含硅硐，因此特別適用于汽車工業 （如上釉流水線）。

應用

為了構建 PROFIBUS DP 網絡，提供有不同類型的電纜，可滿足不同類型應用的要求。一般地，應該使用所列出的電纜。有關網絡組態的詳細信息，請參見 PROFIBUS 網絡手冊。

UL 認證

用于網絡電纜的 UL 列表（安全標準）對于美國和加拿大市場尤為必需。根據電纜敷設在建筑物中位置來決定適當的認證要求。這適用所有電纜，這些電纜從一個機器敷設到一遠程控制柜，位于電纜架上并保護著建筑物。通過 UL 認證的電纜在其名稱后面附加字母“GP”（通用）。

Ex認證

用于本質安全 PROFIBUS DP 應用的電纜在其名稱后面附加字母“IS”（本質安全）

設計

屏蔽的雙絞電纜，圓形截面

所有 PROFIBUS 總線電纜的特點：

因為雙屏蔽作用，這些電纜特別適合用于易受電磁干擾的工業環境中。

通過總線電纜外皮和總線端子上的接地端子，能實現系統范圍內的接地方案。

印有以米表示的標記

電纜類型

全新的快速連接（FC）總線電纜為徑向對稱設計，可使用剝線工具。以此，可以快速、簡便地安裝總線接頭。

PROFIBUS FC 標準電纜GP:

標準總線電纜專門為快速安裝而設計的

PROFIBUS FC 標準電纜 IS GP：

具有特殊設計的標準總線電纜，用于快速安裝本質安全分布式 I/O 系統

PROFIBUS FC 快速連接高強度電纜：

專門設計用于腐蝕環境和苛刻機械負荷條件

PROFIBUS FC 食用電纜：

該種電纜使用 PE 外套材料，因此適用于食品和***行業。

PROFIBUS FC 接地電纜：

于地下敷設。它不同于裝備有附加外套的 PROFIBUS 總線電纜

PROFIBUS FC軟電纜

柔性（絞合導線）、無鹵素總線電纜，帶聚氨酯護套，可偶然移動

PROFIBUS FC 拖纜:

于在拖纜中強制運動控制的總線電纜，例如在連續運動的機器部件中（絞合導線）

PROFIBUS FC FRNC 電纜：

雙芯屏蔽，阻燃設計，無鹵總線電纜，有一個共聚物外殼 FRNC（阻燃無腐蝕）

不采用快速連接技術的總線電纜（取決于結構類型）

PROFIBUS 彩色電纜:

軟總線電纜（成束線），用于花彩線。

用于圓電纜，推薦用于電纜運輸車模式

PROFIBUS 扭轉電纜

高度靈活用總線電纜：

用于移動機器部件的拖纜（絞線）

（在長 1 m電纜上能至少扭轉 500 萬次，± 180º)

PROFIBUS 混合電纜 GP:

適合拖曳的堅固混合電纜，帶有兩條用于數據傳輸的銅導線和兩條用于 ET 200pro 的電源的銅導線

SIENOPYR FR 船用電纜

無鹵素、抗踩壓、阻燃、經過船級社認證的光纖電纜，可安裝在船甲板及船艙內。按米銷售

更多信息

安裝說明

總線電纜按米銷售。如果總線段必須由兩部分裝配（例如 >1000 m 段長），可使用外套（低電阻連接導線，在更廣泛的區域內連接屏蔽）。

FastConnect

使用 FastConnect 剝線工具，可以一下剝去新的快速連接電纜外皮并獲得***的長度。

用這種方法能快速、方便地將總線接頭（除了 6ES7 972-0BA30-0XA0 外）連接到總線電纜。

遷移至離散式自動化技術

多年以來，PROFIBUS 已經成功地建立了機床和設備的現場總線，并廣泛地使用了信息技術領域的以太網技術和工業領域中的 PROFINET 技術。當今生產性系統缺少了這些系統中的任意一個都是無法想像的。

針對從 PROFIBUS 至分離式自動化技術中的 PROFINET 或者工業以太網的遷移，西門子公司推出一種解決方案，該解決方案可以使用現有兩線布線實現以太網通信。

下面就幾種主流的現場總線做一簡單介紹。

1、基金會現場總線（FoundationFieldbus 簡稱FF）

這是以美國Fisher-Rousemount公司為首的聯合了橫河、ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的ISP協議和以Honeywell公司為首的聯合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協議于1994年9月合并的。該總線在過程自動化領域得到了廣泛的應用，具有良好的發展前景。

基金會現場總線采用標準化組織ISO的開放化系統互聯OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數據鏈路層、應用層，另外增加了用戶層。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25Kbit/秒，通信距離可達1900m，可支持總線供電和本質安全防爆環境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符號IEC1158-2標準。FF的物理媒介的傳輸信號采用曼切斯特編碼。

2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域網）

早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領域，其總線規范已被ISO標準組織制定為標準，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協議分為二層：物理層和數據鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結構，傳輸時間短，具有自動關閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置優先級來避免沖突，通訊距離遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率可達40M /1Mbp/s，網絡節點數實際可達110個。已有多家公司開發了符合CAN協議的通信芯片。

西門子DP總線產品特點：

  西門子DP總線是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術[2-3],可實現現場級到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案[4].ProfiBus系列由ProfiBus-DP/FMS/PA三個兼容部分組成。其中ProfiBus-DP和PA的特點如下[1,5]:

西門子DP總線是適用于自動控制系統與分散I/O 之間的高速通信；可取代24 V 或4~20 mA 的串聯式信號傳輸；使用RS 485傳輸技術或光纖媒體。

西門子DP總線是專為過程自動化設計；可將變送器和執行器連接到一根公共總線，可用于本質安全領域；數據傳輸采用擴展的ProfiBus-DP協議，還具有PA行規。

本文將采用ProfiBus-DP和ProfiBus-PA通信協議來構建過程控制系統。

2 系統架構

本過程控制系統用于模擬對工業現場液位、溫度等信息的采集、處理，PID 控制和控制工藝流程的實時監控。系統通過西門子DP總線進行數據傳輸和交換，采用MPI通信方式與上位機進行通信和遠程控制，從而使整個控制系統實現網絡化和數字化?？刂葡到y結構圖如圖1所示。

系統主要包含上位監控機、CPU、以太網通信模塊、DP鏈路、分布式I/O和變頻器DP從站、溫度和壓力變送器、閥門定位器、電磁流量計等。CPU 采用Siemens 的S7300 315-2 DP,既具有多點通信功能的MPI 接口，又具有ProfiBus-DP通信功能[6].

3 系統組態

3.1 硬件組態

針對西門子S7-300 PLC 來說，其硬件組態是通過Step7 軟件來實現的。組態過程主要包括以下幾個步驟。

（1）新建項目

新建項目時需選擇好存儲路徑和項目名稱。

（2）添加工作站

右鍵點擊新建的站點名字，選擇插入SIMATIC300 Station.

（3）硬件配置[7]

雙擊Hardware 進入硬件配置界面，從右側硬件列表中拖入機架，并按實際機架上模塊的順序依次添加電源、CPU（315-2DP）、AI/AO模塊。DP/PA bbbb等。根據每個測試系統的不同，有選擇的在PA層掛入變頻器、流量計、變送器和電磁閥等對象。圖2是組態完的結果。

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PLC 程序主要包含主程序塊，故障診斷組織塊，功能函數塊FB41（連續控制PID），DB數據塊。FB41函數塊的參數設置是程序編寫的重點，主要針對MAN_ON、PVPER_ON、PV_FAC、PV_OFF、LMN_FAC、LMN_OFF、SP_INT、LMN_PER 等參數進行設置。具體的定義和設置要求可通過查閱幫助文件來獲取。

3.2 通信組態

在Step7 軟件的option 選項里選擇Set PG/PC Inter-face,把通信協議改為CP5611（MPI），點擊“Diagnostics”

按鈕進入測試頁面。點擊“Test”按鈕顯示正常，然后點擊“Read”按鈕讀到PLC地址為2表示通信成功。

軟硬件均編譯通過后，即可下載進PLC.

西門子DP總線產品功能介紹：

西門子6XV1830-5FH10?總線連接器 概要：

用于將 PROFIBUS 節點連接到 PROFIBUS 總線電纜 安裝方便 FastConnect 插頭采用絕緣刺破連接技術，可確保極短的組裝時間 集成端接電阻 (6ES7 972-0BA30-0XA0 中不具有) 通過帶 Sub-D 接口的連接器可以連接編程器，無需額外安裝網絡節點

用于 PROFIBUS 的 RS485 總線連接器，可用于連接 PROFIBUS 節點或 PROFIBUS 網絡部件到 PROFIBUS 總線電纜。

提供有各種類型的總線連接器，可優化用于連接的設備：

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 Mbit/s，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 Mbit/s，帶集成的終端電阻。傳輸速率為 3、6 或12 Mbit/s 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 Mbit/s，無集成的總線端接電阻。 PROFIBUS 快速連接 RS485 總線接頭（90°或 180°電纜引出線），傳輸速率大為 12Mbit/s，采用絕緣刺破技術可實現快速簡單安裝（用于硬線和軟線）。

總線連接器可直接插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 網絡組件的 PROFIBUS 接口（9 針 Sub-D 接口）中。

可使用 4 個端子在插頭中連接進入和離開的 PROFIBUS 電纜。

通過從外部清晰可見的便于接觸的開關，可以連接總線連接器中集成的總線端接器（不適用于 6ES7 972-0BA30-0XA0）。在此過程中，連接器中的進線和出線總線電纜是分開的（隔離功能）。