呼和浩特西門子電纜*總代理商

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上海晉營自動化科技有限公司

 
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西門子電纜代理商前言

PROFIBUS的zui大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等領(lǐng)域。PROFIBUS由3個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O系統(tǒng)）、PROFIBUS-PA（Process Automation，現(xiàn)場總線信息規(guī)范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，過程自動化）。

呼和浩特西門子電纜*總代理商

PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信，專門用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信號傳輸。PORFIBUS-PA專為過程自動化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連在一根總線上，并有本質(zhì)安全規(guī)范。PROFIBUS-FMS用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。

1．PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)電 話：（同號）

PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7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定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（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(qiáng)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2層訪問接口。PROFIBUS-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)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)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)。

2．PROFIBUS的傳輸技術(shù)

PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。

（1) RS-485傳輸技術(shù)

RS-485傳輸是PROFIBUSzui常用的一種傳輸技術(shù)，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站。

RS-485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)：全部設(shè)備均與總線連接；每個(gè)分段上zui多可接32個(gè)站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差；兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯(lián)的中繼器一般不超過4個(gè)；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設(shè)備投入運(yùn)行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜zui大長度取決于傳輸速率。

采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)使用9針D型插頭。當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。

（2）IEC1157-2傳輸技術(shù)

IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過總線對現(xiàn)場設(shè)備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。

（3）光纖傳輸技術(shù)

PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供總線插頭可將RS-485信號轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號轉(zhuǎn)換成RS-485信號。

3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)

PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù)，它是通過OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實(shí)現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data link）。介質(zhì)存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：

1）在復(fù)雜的自動化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來完成通信任務(wù)。

2）在復(fù)雜的程序控制器和簡單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的zui長時(shí)間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時(shí)可依照主-從通信關(guān)系表與所有從站通信，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通信關(guān)系表與所有主站通信。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

在總線系統(tǒng)初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。在總線運(yùn)行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)。

第2層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的高度完整性。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作，除提供點(diǎn)對點(diǎn)邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點(diǎn)通信，包括廣播和選擇廣播功能。

4．PROFIBUS-DP基本功能

PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場設(shè)備級的高速數(shù)據(jù)傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時(shí)間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理。

（1）PROFIBUS-DP基本特征

采用RS-485雙絞線、雙線電纜或光纜傳輸，傳輸速率從9.6kbps到12Mbps。各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)，總線上zui多站點(diǎn)（主-從設(shè)備）數(shù)為126。采用點(diǎn)對點(diǎn)（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）通信。循環(huán)主-從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主-主數(shù)據(jù)傳送?？刂浦噶钤试S輸入和輸出同步。同步模式為輸出同步；鎖定模式為輸入同步。

DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強(qiáng)大的診斷功能，三級診斷信息。輸人或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過總線對DP主站（DPM1）進(jìn)行配置，每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)zui大為246字節(jié)。    所有信息的傳輸按海明距離HD=4進(jìn)行。DP從站帶看門狗定時(shí)器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入/輸出進(jìn)行存取保護(hù)。DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。

每個(gè)PROFIBUS-DP系統(tǒng)包括3種類型設(shè)備：*類DP主站（DPM1）、第二類DP主站（DPM2）和DP從站。DPM1是是*控制器，它在預(yù)定的周期內(nèi)與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC、PC等；DPM2是編程器、組態(tài)設(shè)備或操作面板，在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的；DP從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備，是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的I/O設(shè)備、驅(qū)動器、閥門等。

經(jīng)過擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷能對故障進(jìn)行快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分3級：本站診斷操作，即本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高、壓力過低；模塊診斷操作，即一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障；通道診斷操作，即一個(gè)單獨(dú)輸人/輸出位的故障。

（2）PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)

在同一總線上zui多可連接126個(gè)站點(diǎn)。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。

PROFIBUS-DP單主站系統(tǒng)中，在總線系統(tǒng)運(yùn)行階段，只有一個(gè)活動主站。如圖1所示為PROFIBUS-DP單主站系統(tǒng)，PLC作為主站。

圖1   PROFIBUS-DP單主站系統(tǒng)

PROFIBUS-DP多主站系統(tǒng)中總線上連有多個(gè)主站?？偩€上的主站與各自從站構(gòu)成相互獨(dú)立的子系統(tǒng)。如圖2所示，任何一個(gè)主站均可讀取DP從站的輸入／輸出映像，但只有一個(gè)DP主站允許對DP從站寫入數(shù)據(jù)。

圖2  PROFIBUS－DP多主站系統(tǒng)

（3）PROFIBUS-DP系統(tǒng)行為

PROFIBUS-DP系統(tǒng)行為主要取決于DPM1的操作狀態(tài)，這些狀態(tài)由本地或總線的配置設(shè)備所控制，主要有運(yùn)行、清除和停止3種狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)下，DPM1處于輸入和輸出數(shù)據(jù)的循環(huán)傳輸，DPM1從DP從站讀取輸入信息并向DP從站寫入輸出信息；在清除狀態(tài)下，DPM1讀取  DP從站的輸入信息并使輸出信息保持在故障安全狀態(tài)；在停止?fàn)顟B(tài)下，DPM1和DP從站之間沒有數(shù)據(jù)傳輸。

DPM1設(shè)備在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以有選擇的廣播方式將其本地狀態(tài)周期性地發(fā)送到每一個(gè)有關(guān)的DP從站。如果在DPM1的數(shù)據(jù)傳輸階段中發(fā)生錯(cuò)誤，DPM1將所有相關(guān)的DP從站的輸出數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)，而DP從站將不再發(fā)送用戶數(shù)據(jù)。在此之后，DPM1轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)。

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(fù)雜的設(shè)置；但是正是由于使用簡單，使得很多工程師在使用當(dāng)中忽略了一些細(xì)節(jié)，導(dǎo)致很多通訊問題。

1 Profibus插頭的結(jié)構(gòu)與簡單用法

圖1Profibus插頭結(jié)構(gòu)

這是常見的Profibus插頭，如果我們有A、B兩個(gè)站點(diǎn)要做Profibus通訊，應(yīng)該如何連接插頭呢？因?yàn)榭偩€上只有兩個(gè)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(jìn)一出呢。

圖2 兩個(gè)DP站點(diǎn)的連接

正確的做法是兩個(gè)插頭都連接進(jìn)線端。因?yàn)榻K端電阻與插頭的出線端是2選1的。終端電阻打ON，進(jìn)線端連接終端電阻，斷開與出線端的連接；終端電阻打OFF，進(jìn)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(diǎn)

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(diǎn)，中間的站點(diǎn)終端電阻打OFF，zui后面的站點(diǎn)終端電阻打ON。

圖4 主站在總線中間

有時(shí)候由于現(xiàn)場設(shè)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(shè)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(gè)390歐的偏置電阻，并且偏置電阻上必須連接電源。6AG1500-0EA02-2AA0

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DP總線接頭 DP接頭 RS485網(wǎng)絡(luò)連接器
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• 需要的調(diào)整或維護(hù)很少
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RFID 無接觸型安全開關(guān)適合在安全電路中使用，用于監(jiān)控可移動保護(hù)裝置的位置。它們使用編碼的電子式執(zhí)行器來監(jiān)控旋轉(zhuǎn)、側(cè)向滑動或可拆卸保護(hù)裝置的位置。

這些開關(guān)具有較高防護(hù)等級 (IP69K) 并采用耐清洗劑的材料制造而成，非常適合在惡劣環(huán)境條件下使用。

這些開關(guān)的電氣工作原理使得它們理想適用于金屬加工機(jī)械。

與機(jī)械開關(guān)相比，這類開關(guān)比機(jī)械開關(guān)的轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔較大，因此，可顯著改進(jìn)防護(hù)門的安裝誤差，且具備各種豐富的診斷功能。

RFID 開關(guān)可以連接到適合固態(tài)輸入且可以禁用內(nèi)置交叉監(jiān)控功能的所有標(biāo)準(zhǔn)分析單元，如：