西門子DP通信總線電纜接頭

6ES7972-0BB52-0XA0 SIMATIC DP,連接插頭 用于 PROFIBUS 到 12 MBit/s 90° 電纜轉(zhuǎn)接件, 絕緣壓穿連接 Fast-Connect,mit PG-Buchse 15,8x 59x 35.6mm(寬x高x深)

SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司

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做為Profibus 網(wǎng)絡(luò)中繼器，診斷中繼器不僅提供了中繼器的功能，還能夠?qū)rofibus網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)診斷和故障定位， 這里就診斷中繼器的使用做一個(gè)介紹。

1 診斷中繼器的介紹

1．1 診斷中繼器的前面板：

圖1 診斷中繼器的前面板

其中幾個(gè)設(shè)置需要注意：

表1 中繼器的設(shè)置

1．2 中繼器的診斷功能

•  時(shí)鐘信息

訂貨號(hào)為6ES7 972-0AB01-0XA0的診斷中繼器包含了一個(gè)時(shí)鐘，用于為診斷事件、靜態(tài)數(shù)據(jù)以及拓?fù)鋽?shù)據(jù)打上時(shí)間標(biāo)簽。

•  拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

中繼器的DP2和DP3網(wǎng)段是具有診斷功能的，可以診斷連接在這兩個(gè)網(wǎng)段上的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸收宵c(diǎn)。但必須是6ES7 972-0AB01-0XA0以上的硬件，其硬件版本目前為V2.0.0。
如果是6ES7 972-0AB00-0XA0版本的診斷中繼器無(wú)法升級(jí)到更高版本。

做硬件升級(jí)時(shí)，從網(wǎng)上下載的硬件版本文件，解壓后的三個(gè)文件沒有一般我們看到的升級(jí)用的(*.UDP)文件，此時(shí)任意選擇一個(gè)文件進(jìn)行升級(jí)操作，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)升級(jí)。
拓?fù)湫畔≒ROFIBUS 站地址和到診斷中繼器的距離。該信息可以從STEP7軟件中做為圖形顯示，也可以通過(guò)用戶程序進(jìn)行讀取。

•  診斷緩沖區(qū)

對(duì)于每一個(gè)網(wǎng)段（DP1/DP2/DP3/PG），診斷中繼器都有一個(gè)診斷緩沖區(qū)，可以保存10條診斷信息。
這些信息可以在線讀取，也可以通過(guò)用戶程序進(jìn)行控制讀取。

•  統(tǒng)計(jì)緩存

網(wǎng)段DP2和DP3包含了兩個(gè)統(tǒng)計(jì)緩存區(qū)，其中包含了沖突故障率以及報(bào)文故障率，這些信息可以用來(lái)衡量該網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。
這些信息可以通過(guò)STEP7在線讀取，也可以通過(guò)用戶程序控制進(jìn)行讀取。

2 診斷中繼器的診斷方法介紹

2．1 時(shí)鐘信息
由于診斷過(guò)程中會(huì)用到時(shí)鐘信息，這里首先介紹中繼器時(shí)間的設(shè)定。
為了使診斷信息與系統(tǒng)時(shí)鐘*，一般可以將CPU中的系統(tǒng)時(shí)鐘做為時(shí)鐘信息寫入到診斷中繼器中。但往往CPU的系統(tǒng)時(shí)鐘也不是當(dāng)前的時(shí)間，因而可以首先將CPU的時(shí)間設(shè)置成當(dāng)前時(shí)間，然后將CPU中的時(shí)間寫入到診斷中繼器中。這里將涉及到的功能塊有：
FC3 “D_TOD_DT“ ：時(shí)間格式轉(zhuǎn)換
SFC 0 "SET_CLK" ：為CPU設(shè)定時(shí)間
SFC 1 "READ_CLK"：讀取CPU時(shí)間
SFC58 “WR_REC“：將系統(tǒng)時(shí)間寫入診斷中繼器（RECNUM=3C）

例程：

圖2 為中繼器設(shè)定當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間

2．2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

對(duì)于診斷中繼器的拓?fù)溥B接特性，首先是級(jí)聯(lián)深度也是9個(gè)中繼器，且每個(gè)級(jí)聯(lián)的診斷中繼器接線方式請(qǐng)參考手冊(cè)，這里不再附圖。但注意每個(gè)中繼器的DP2/DP3網(wǎng)段可以診斷的zui遠(yuǎn)距離是100米，有的電纜只能達(dá)到80米。

另外，診斷中繼器的DP2/DP3網(wǎng)段中不能連接分支電纜（spur line）。

圖3 DP網(wǎng)段上不能有分支電纜

且同一診斷回路上不能有兩個(gè)診斷設(shè)備，即兩個(gè)帶診斷功能的接口不能連接在一起（圖4）。

圖4 診斷回路的錯(cuò)誤連接方式

關(guān)于隔離和接地的特性：
1) DP2、DP3和PG接口之間沒有電氣隔離，DP1、電源和它們之間是電氣隔離的，且PE和“地”之間是隔離的。
2) 如果系統(tǒng)希望是“浮地”的，則要求使用“浮地”的電源。但不管什么情況PE都必須是接地的。

網(wǎng)絡(luò)中終端電阻的設(shè)置以及診斷中繼器面板上的終端電阻的設(shè)置請(qǐng)看參考下圖：

圖5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约敖K端電阻的設(shè)置

說(shuō)明：
由于診斷中繼器的PG接口有內(nèi)置的終端電阻，因而如果是使用Porfibus接頭連接PC/PG到診斷中繼器的PG口，則PC/PG端需要設(shè)終端電阻為“On”，而診斷中繼器上的插頭則設(shè)為“Off”。且這里的PC/PG的連接到PG口僅用于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，不能用于連接網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)。

如果DP2/DP3所連接的網(wǎng)段上有額外的OLM，則OLM包括其以后的網(wǎng)段將不能被診斷中繼器所識(shí)別。
同時(shí)，在Step7的參數(shù)設(shè)置中，將該網(wǎng)段的拓?fù)湓\斷功能關(guān)閉（OFF）。

如果DP2/DP3所連接的網(wǎng)段上有額外的RS485中繼器，則可以選擇是否將網(wǎng)段拓?fù)湓\斷功能關(guān)閉：
如果將該網(wǎng)段的拓?fù)湓\斷功能關(guān)閉，則否則該網(wǎng)段上的其它站也無(wú)法再進(jìn)行拓?fù)湓\斷；
否則至少可以對(duì)RS485源端所連接的網(wǎng)段進(jìn)行拓?fù)湓\斷。

對(duì)于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的診斷，在Step7中，僅組態(tài)“DR-CfgData”模板即可。且將監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)同步的參數(shù)設(shè)置為“OFF”。

另外，在DP中斷模式的選擇中，DPV1模式下，CPU將不再激活OB82，因而建議將模式選擇默認(rèn)為“DPV0”即可。

2.2.1 通過(guò)STEP7軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓\斷

通過(guò)STEP7軟件（STEP7 V5.2以上）自身提供的功能就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的診斷。

1）在組態(tài)好的項(xiàng)目中，打開STEP7 NetPro，選擇 PLC?Profibus?Show Network topolodgy。

圖6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)診斷

所得到的拓?fù)涫菆D形化的，同時(shí)菜單中還提供了各種診斷功能，例如報(bào)文沖突率以及故障率等的圖形化顯示，以及故障點(diǎn)發(fā)生的距離等信息，還可以將這些信息轉(zhuǎn)化成表格的形式，這里不再一一列舉。

圖7 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖8 故障診斷畫面

2.2.2 通過(guò)用戶程序進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓\斷
如果用戶希望在沒有STEP7的情況下通過(guò)程序?qū)W(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行診斷，則可以在用戶程序中調(diào)用SFC103 “DP TOPOL“，但只有S7 400系列的PLC才支持這個(gè)功能。
在調(diào)用SFC103時(shí)，注意將使能端（REQ）置位后，需要將其復(fù)位，否則該功能塊將一直進(jìn)行讀拓?fù)涞牟僮鳌?/p>

3 診斷緩沖區(qū)

3.1 診斷緩沖區(qū)信息讀取
診斷中繼器可以診斷出以下類型的故障：
1) 信號(hào)線A/B斷線，
2) 信號(hào)線A/B、屏蔽層短路，
3) 終端電阻缺失，
4) 連接松動(dòng)，
5) 非法的級(jí)聯(lián)，
6) 網(wǎng)段中存在兩個(gè)或更多的檢測(cè)回路，
7) 網(wǎng)段站點(diǎn)過(guò)多，
8) 站點(diǎn)離診斷中繼器太遠(yuǎn)，
9) 錯(cuò)誤信息。

但對(duì)于下述故障，診斷中繼器目前還無(wú)法識(shí)別：
1) 終端電阻上沒有電壓，
2) 終端電阻連接，但并沒有站點(diǎn)，
3) 額外的終端電阻，
4) 信號(hào)線A和B之間短路

診斷的方法包括：
1 診斷中繼器上的故障指示燈
2 STEP7 在線診斷信息
3 診斷功能塊（FB125，SFC13等）

關(guān)于功能塊的調(diào)用，可以參考網(wǎng)上的說(shuō)明或者相關(guān)的文檔，這里不再做為重點(diǎn)介紹，在此僅對(duì)手冊(cè)中的相關(guān)的診斷字節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。

在讀出的診斷數(shù)據(jù)中，從字節(jié)0開始，到字節(jié)7，都是網(wǎng)絡(luò)的基本信息。如果某個(gè)網(wǎng)段出現(xiàn)診斷信息，則應(yīng)該新從該網(wǎng)段對(duì)應(yīng)的地址區(qū)中讀取信息。
如圖所示，在程序中調(diào)用了SFC13，由于所連接的網(wǎng)段是DP2，因而從診斷數(shù)據(jù)區(qū)的地8個(gè)字節(jié)開始，到第26個(gè)字節(jié)為止共19個(gè)字節(jié)為對(duì)應(yīng)該網(wǎng)段的診斷信息。

圖 9 SFC13得到的診斷信息字節(jié)

從信息中，我們可以得到故障發(fā)生在DP2網(wǎng)段距離中繼器大概1.2米（15：DBB22=B#16#0B）的地方，故障類型是信號(hào)線A或B斷線或缺少終端電阻（17：DBB24=B#16#40?B.6）。
通過(guò)STEP7 在線診斷功能，我們看到STEP7上得到的診斷信息為：

圖 10 通過(guò)Step7 在線診斷得到的故障信息

可以看到，用戶通過(guò)程序得到的網(wǎng)絡(luò)診斷信息與在線信息是*的。
通過(guò)程序得到的這些診斷信息可以在上位機(jī)畫面上進(jìn)行顯示，更加方便了現(xiàn)場(chǎng)操作人員及時(shí)得到網(wǎng)絡(luò)故障的信息。

對(duì)于通過(guò)STEP7 診斷得到的故障發(fā)生點(diǎn)的位置，需要進(jìn)行說(shuō)明的是，每經(jīng)過(guò)一個(gè)診斷站點(diǎn)，實(shí)際距離將減少0.7米。
即：故障位置 = 檢測(cè)距離 - (0.7 m * 檢測(cè)站點(diǎn))
比如在網(wǎng)絡(luò)中，診斷中繼器后面第6個(gè)站點(diǎn)發(fā)生了故障，此時(shí)通過(guò)STEP7得到的診斷距離為30米，則實(shí)際距離應(yīng)為：30-(0.7 X 5)=26.5米。

3.2 等時(shí)同步
對(duì)于硬件版本V2.0.0，軟件版本V5.0的中繼器，可以對(duì)等時(shí)同步的錯(cuò)誤進(jìn)行診斷。

3.2.1 等時(shí)同步的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
首先設(shè)置等時(shí)同步：
1） DP主站CPU的設(shè)置
在做為DP主站的CPU中，設(shè)置過(guò)程映像分區(qū)做為等時(shí)同步的映像區(qū)：

圖11 在OB61中設(shè)置映像區(qū)

2） DP總線的設(shè)置
在DP總線上，設(shè)置等時(shí)同步的功能（圖12）。

西門子DP通信總線電纜接頭
圖12 DP等時(shí)同步的總線參數(shù)設(shè)置

3） DP從站的設(shè)置
對(duì)于DP從站上需要進(jìn)行同步的地址進(jìn)行設(shè)置（圖13）

圖13 DP從站的同步設(shè)置

4） 診斷中繼器的設(shè)置
診斷中繼器上，選擇“TSYNC-Diag-Module” 模板進(jìn)行組態(tài)。

圖14 同步設(shè)置

3.2.2 等時(shí)同步錯(cuò)誤的診斷
同時(shí)在參數(shù)中選擇診斷功能：

圖15 參數(shù)選擇

同時(shí)在OB61中調(diào)用SFC126/SFC127。

如果網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)等時(shí)同步的錯(cuò)誤時(shí)，將在診斷信息第84～90字節(jié)中讀取診斷信息。

4 統(tǒng)計(jì)緩存
對(duì)于統(tǒng)計(jì)緩存，除了可以通過(guò)STEP7自帶的診斷功能得到圖形化的信息，還可以通過(guò)調(diào)用SFC59“RD_REC“或SFB52 “RDREC“得到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，之前我們介紹的診斷緩沖區(qū)以及拓?fù)浔硪部梢酝ㄟ^(guò)調(diào)用這兩個(gè)功能塊獲得。
在調(diào)用SFC59時(shí)，一般會(huì)有調(diào)用不同數(shù)據(jù)記錄區(qū)得到不同的信息，這些數(shù)據(jù)記錄區(qū)號(hào)均可以在手冊(cè)中得到。
在下面的例程中，調(diào)用了SFC59，其中RECNUM選擇的是“16＃1F”，對(duì)應(yīng)手冊(cè)，可以查到：

表2 數(shù)據(jù)記錄區(qū)號(hào)

這里1FH表示的是讀DP2的診斷緩沖區(qū)。

圖11 通過(guò)SFC59讀時(shí)鐘

診斷緩沖區(qū)共10條記錄，其中前4個(gè)字節(jié)是網(wǎng)絡(luò)信息，然后每條記錄共23個(gè)字節(jié)，其中前8個(gè)字節(jié)是時(shí)間信息：94年01月01日0時(shí)0分...星期6。

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(lái)非常簡(jiǎn)單，沒有很多復(fù)雜的設(shè)置；但是正是由于使用簡(jiǎn)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(jiǎn)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(chǎng)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。

圖5 終端電阻和偏置電阻

如果終端設(shè)備需要經(jīng)常斷電維護(hù)，或者終端設(shè)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(zhǎng)，需要把兩根電纜接起來(lái)，不能簡(jiǎn)單的把兩根銅芯擰起來(lái)，因?yàn)檫@樣會(huì)破壞電纜的特征阻抗，可能會(huì)導(dǎo)致通訊問題。使用圖7中的接頭來(lái)連接兩根需要接起來(lái)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zui大長(zhǎng)度取決于通訊的波特率，如果電纜超過(guò)了所能通訊的zui大長(zhǎng)度，就需要使用RS485中繼器來(lái)延長(zhǎng)通訊距離。

表1 總線長(zhǎng)度與傳輸速率的關(guān)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(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線

圖9 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線

圖10 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線

4 OLM上插頭終端電阻使用方法

如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊距離較遠(yuǎn)，或者現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾嚴(yán)重，可以使用OLM把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，使用光纜來(lái)傳輸信號(hào)。OLM上有RS485電氣接口，需要使用Profibus插頭來(lái)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(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線

圖12 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線

圖13 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線

對(duì)于只有一個(gè)RS485接口的OLM，可認(rèn)為只有1網(wǎng)段，接法相同。

5 DP/DP coupler上插頭終端電阻使用方法
兩個(gè)DP主站可以使用DP/DP coupler來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。DP/DP coupler上有兩個(gè)RS485接口，連接方法與OLM相同。

圖14 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線

圖15 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線

圖16 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線

S7300電源模板
6ES7307-1BA00-0AA0
6ES7307-1EA00-0AA0
6ES7307-1KA01-0AA0
CPU
6ES7312-1AE13-0AB0
6ES7312-5BE03-0AB0
6ES7313-5BF03-0AB0
6ES7313-6BF03-0AB0
6ES7313-6CF03-0AB0
6ES7314-1AG13-0AB0
6ES7314-6BG03-0AB0
6ES7314-6CG03-0AB0
6ES7315-2AG10-0AB0
6ES7315-2EH13-0AB0
6ES7317-2AJ10-0AB0
6ES7317-2EK13-0AB0
6ES7318-3EL00-0AB0
內(nèi)存卡
6ES7 953-8LF20-0AA0
6ES7 953-8LG11-0AA0
6ES7 953-8LJ20-0AA0
6ES7 953-8LL20-0AA0
6ES7 953-8LM20-0AA0
6ES7 953-8LP20-0AA0
開關(guān)量模板
6ES7 321-1BH02-0AA0
6ES7 321-1BH10-0AA0
6ES7 321-1BH50-0AA0
6ES7 321-1BL00-0AA0
6ES7 321-7BH01-0AB0
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6ES7 321-1FH00-0AA0
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6ES7 321-1CH20-0AA0
6ES7 322-1BH01-0AA0
6ES7 322-1BH10-0AA0
6ES7 322-1CF00-0AA0
6ES7 322-8BF00-0AB0
6ES7 322-5GH00-0AB0
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6ES7 322-1FL00-0AA0
6ES7 322-1BF01-0AA0
6ES7 322-1FF01-0AA0
6ES7 322-5FF00-0AB0
6ES7 322-1HF01-0AA0
6ES7 322-1HF10-0AA0
6ES7 322-1HH01-0AA0
6ES7 322-5HF00-0AB0
6ES7 322-1FH00-0AA0
6ES7 323-1BH01-0AA0
6ES7 323-1BL00-0AA0
模擬量模板
6ES7 331-7KF02-0AB0
6ES7 331-7KB02-0AB0
6ES7 331-7NF00-0AB0
6ES7 331-7NF10-0AB0
6ES7 331-7HF01-0AB0
6ES7 331-1KF01-0AB0
6ES7 331-7PF01-0AB0
6ES7 331-7PF11-0AB0
6ES7 332-5HD01-0AB0
6ES7 332-5HB01-0AB0
6ES7 332-5HF00-0AB0
6ES7 332-7ND02-0AB0
6ES7 334-0KE00-0AB0
6ES7 334-0CE01-0AA0
附件
6ES7 365-0BA01-0AA0
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