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SIEMENS 上海隆彥自動化科技有限公司

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公司主營：數控系統,S7-200PLC S7-300PLC S7-400PLC S7-1200PLC 6ES5 ET200 人機界面,變頻器,DP總線,MM420 變頻器MM430 變頻器MM440 6SE70交流工程調速變頻器6RA70直流調速裝置 SITOP電源,電線電纜,數控備件,伺服電機等工控產品

PROFIBUS 是一種具有廣泛應用范圍的、開放的數字通信系統，在集中自動化系統向分散自動化系統轉移方面是一種重大突破。

由于PROFIBUS一直側重于系統集成和系統工程等方面，尤其是側重于應用行規的研究開發，使得該總線具有適合于快速、時間要求嚴格的應用和復雜的通信任務的特點，成為*能夠全面覆蓋工廠自動化和過程自動化應用的現場總線，特別適用于工廠自動化和過程自動化領域。因而從誕生至今，PROFIBUS 在現場總線技術領域一直是市場上的*。

隨著PROFIBUS的大量應用，許多用戶開始接觸并使用了現場總線。但由于用戶對現場總線技術的了解程度不同，再加上現場施工情況復雜，因而很有可能導致許多項目的現場總線通訊上可能存在著一些隱患，如果不能及時發現和處理，將有可能導致系統出現通訊故障，從而影響整個系統的正常運行。

為了幫助廣大用戶――特別是剛剛接觸到現場總線的用戶能夠對PROFIBUS的硬件有個初步的了解，這里將重點介紹如何在現場正確的安裝和使用相關PROFIBUS的網絡元件和設備，幫助用戶在使用PROFIBUS現場總線的過程中從硬件安裝的角度盡量減少問題的發生，從而盡量減少整個網絡使用中出現故障的概率。西門子6ES7334-OKE00-OABO

1 PROFIBUS 概述

PROFIBUS網絡通訊的本質是RS485串口通訊，按照不同的行業應用，主要有三種通訊行規：DP（Decentralized Peripherals），FMS（Field Message Specification）和PA（Process Automation）行規。

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網絡的通訊速度較快，且報文簡單（表1）。

表1  三種PROFIBUS的通訊行規的OSI模型

隨著現場總線的應用領域不斷擴大，PROFIBUS技術也在不斷的發生著變化，例如FMS行規目前已經不再使用，而DP和PA的應用會越來越多，另外類似Motion Control with PROFIBUS 和PROFIsafe 等新的行規也都會隨著應用而逐漸普及。

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

2 PROFIBUS網絡硬件

PROFIBUS網絡主要涉及到的硬件包括：PROFIBUS接口，通訊介質，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的內部的“PE”。而當CPU安裝在底板上時，其“PE”與底板是連通的，此時如果將安裝底板在電氣柜內做接地處理，則該SUB-D接口的外部金屬部分也是接地的。

2.2 通訊介質

關于通訊介質，在表1的OSI模型中已經規定：PROFIBUS網絡支持RS485的電纜和光纖兩種通訊介質。當然，現在也有支持無線通訊的設備，但我們目前面對的主要還是有線介質的用戶。

2.2.1 PROFIBUS 電纜

PROFIBUS（類型1）介質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，特別在較高數據傳輸速率（達到1500 k bits/s）時更需要。類型1規范描述平衡的總線傳輸，符合美國標準EIA RS-485(EIA: 電氣工業協會；RS-485: 平衡的數字多點系統中使用的收/發器的電特性標準)。在雙絞線兩端的終端器使得類型1的物理層支持高速數據傳輸。傳輸速率≤93.75 kbits/s時，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電纜的特性阻抗應在100Ω到220Ω之間，電纜電容（導體間）應該＜60pF/m，導線截面積應≥0.22mm²(24 AWG)。電纜選擇標準參見美國標準EIA RS-485的附錄。

兩類電纜的特性：

表2  電纜規格

下面的表指出兩類電纜（A和B）對不同傳輸速度時的zui大長度

表3  不同傳輸速度時的電纜長度

標準PROFIBUS電纜為屏蔽雙絞電纜，其中數據線有兩根：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織網和鋁箔兩層屏蔽，zui外面是紫色的外皮（圖1）。

圖1  標準PROFIBUS電纜

標準的PROFIBUS電纜一般都是A類電纜。

除了標準PROFIBUS電纜，還有許多其它特殊類型的電纜可以用于特定的環境：

圖2  各種類型的PROFIBUS電纜

為了方便將PROFIBUS的外皮以及屏蔽層按照固定的長度進行切除，減少剝線的時間和剝線過程中將電纜破壞或者造成短路的可能，西門子還提供了PROFIBUS快速剝線工具（訂貨號：6GK1 905-6AA00）（見圖3）。

西門子S7300介紹：

簡單的結構使得S7-300 使用靈活且易于維護：安裝模塊：只需簡單地將模塊掛在安裝導軌上，，轉動到位然后鎖緊螺釘。 集成的背板總線：

背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。 模塊采用機械編碼，更換極為容易：更換模塊時，必須擰下

模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。現場證明可靠的

連接：對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。 TOP 連接：為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3

線連接系統提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。 規定的安裝深度：所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因

此，所有模塊應有明確的安裝深度。無插槽規則:信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統可自行組態。擴展若用戶的

自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則對 S7300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：*控制器和3個擴展機架

zui多可連接32個模塊：總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到*控制器（CC）。每個CC/EU 可以連接八個模塊。 通過接口模板連接：每個 CC

/ EU 都有自己的接口模塊。在*控制器上它總是被插在 CPU旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。通過 IM 365 擴展：1個擴展裝置

zui遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。 通過 IM 360/361擴展：3個擴展裝置 CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU之間的zui遠距離為0m。

單獨安裝：對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。 靈活的安裝選項：CC/EU既可

以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以較大限度滿足空間要求。

S7-300 具有不同的通信接口：

連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網總線系統的通信處理器。 用于點到點連接的通信處理器 多點接口 (MPI), 集成在
CPU 中；是一種經濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統。PROFIBUS DP進行過
程通信SIMATICS7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP總線系統。通過帶有 PROFIBUS
DP主站/從站接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式
I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。

SIMATIC S7-300（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S7-400（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PR
OFIBUS DP CP） SIMATIC C7 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H帶
IM 308 SIMATIC 505出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。

以下設備可作為從站連接：

ET 200 分布式 I/O 設備 S7-300通過 CP 342-5 CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU
317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636 現場設備

雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。通過 PR
OFINET IO 進行過程通信SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統。通過帶
有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式
I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。可將下列設備作為 IO 控制器進行連接：

SIMATIC S7-300（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINETCP的 CPU）SIMATICET 200（使用配備 PROFINET 接口的 CPU·SIMATICS7-400

（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP的 CPU）可將下列設備作為IO設備進行連接：ET200 分布式 I/O 設備 ET 200S IM151-8 PN/DP
CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU SIMATIC S7-300（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）現場設備通過 AS-Interface 進
行過程通信S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現場設備（AS-Interface 從站）。更多信息，請參見通
信處理器。通過 CP 或集成接口（點對點）進行數據通信通過 CP340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，
可經濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質支持不同的通信協議：20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP
341）RS 422/RS485可以連接以下設備：SIMATIC S7、SIMATICS5自動化系統和其他公司的系統 打印機 機器人控制 掃描器，條碼閱讀器等

特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內。使用多點接口 (MPI) 進行數據通信MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU上的通
信接口。它可用于簡單的網絡任務。MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。 全局數據：

“全局數據通信”服務可以在聯網的 CPU 間周期性地進行數據交換。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數據包交換數據，每個數據包含有 22 字
節數據，可同時有 16 個 CPU 參與數據交換（使用 STEP 7 V4.x）。 例如·可以允許一個 CPU 訪問另一個 CPU的輸入/輸出。只可通過 MPI
接口進行全局數據通信。 內部通信總線(C-bus)：CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI從編程器直接找到與C總線
連接的 FM/CP 模塊的地址。 功能強大的通信技術： 多達 32 個 MPI 節點。 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個 CPU 有多個通
信接口。 使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個CPU 有多個通信接口。 數據傳輸速率 187.5 kbit/s 或
12 Mbit/s 靈活的組態選項：

有一種力量，正在支持我們前行，源于博大精深，同心致遠。
上海隆彥*低價銷售西門子PLC200.300.400.S1200.S1500.ET200.Smart200，6SE70變頻器.70備件.6SY7000/7010.C98面板，6RA70/28/24直流調速器，6XV電纜，6EP電源，3RW30/40/44軟啟動器，6AV人機觸摸屏，LOGO!，6SL系列G110.G120.S120.V10.V20，MM440/430/420變頻，6DR閥門定位器，7ML.7ME.7MF.7MH儀表儀器，6FC.6SN伺服數控，電機等西門子系列產品

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