西門子RS485總線連接器6ES7972-OBB42-OXAO

西門子RS485總線連接器6ES7972-OBB42-OXAO

公司名稱︰湖南環(huán)辰泰瑞電氣設備有限公司 
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工作 ︰2425992014

P總線連接器適用于寬溫度范圍（-25 °C 至 +60 °C）并具有優(yōu)異防惡劣環(huán)境性能（覆膜涂層）的 SIPLUS 模塊2)軟總線電纜不適用于這種接頭西門子DP總線連接器/代理由于其連接方法zui簡捷，可快速調(diào)試因采用冗余網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，具有高可用性采用簡單、有效的信令概念，持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡部件通過工廠范圍內(nèi)的時鐘控制，可實現(xiàn)整個工廠范圍內(nèi)基于時間的精確事件分配由于現(xiàn)有網(wǎng)絡容易擴展，無任何不利影響，具有高度靈活性是系統(tǒng)范圍內(nèi)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的基礎（垂直集成）是 PROFINET 的基礎由于在必要時可通過交換技術(shù)獲得擴展性能，以太網(wǎng)的通訊性能幾乎不受限制可實現(xiàn)不同應用領(lǐng)域的網(wǎng)，例如辦公環(huán)境與生產(chǎn)環(huán)境用于苛刻工業(yè)環(huán)境的網(wǎng)絡部件通過具有 RJ45 技術(shù)的 FastConnect 電纜接線系統(tǒng)進行快速本地組裝通過高速冗余和冗余電源實現(xiàn)故障安全網(wǎng)絡通過持續(xù)的兼容性開發(fā)而獲得投資保護因具有接口選件，可通過 WAN（廣域網(wǎng)）并使用 Internet 服務實現(xiàn)公司范圍內(nèi)的通訊通過SCALANCE W，西門子公司的 IWLAN（工業(yè)無線局域網(wǎng)）為*地連接具有可靠無線通訊功能的移動站提供了基礎工業(yè)無線局域網(wǎng)（IWLAN）的數(shù)據(jù)儲備

提供有各種類型的總線連接器，可優(yōu)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(shù)據(jù)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(jīng)濟型），無編程器接口，數(shù)據(jù)傳輸速率zui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zui大為 12Mbit/s，采用絕緣刺破技術(shù)可實現(xiàn)快速簡單安裝（用于硬線和軟線）。

總線連接器可鐘插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 網(wǎng)絡組件的 PROFIBUS 接口（9 針 Sub-D 接口）中?？墒褂?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(guān)，可以連接總線連接器中集成的總線端接器（不適用于 6ES7 972-0BA30-0A0）。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）。PROFIBUS的zui大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的標準EN50170作保證，并經(jīng)實際應用驗證具有普遍性。目前已廣泛應用于制造業(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個兼容部分組成，即PROFIBU（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）。PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信，專門用于設備級控制系統(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專為過程自動化設計，可使傳感器和執(zhí)行機構(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，是一個令牌結(jié)構(gòu)的實時多主網(wǎng)絡。

1．PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標準，以OSI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)以及不同設備可調(diào)用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現(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；LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標準，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)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡。

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)絡拓撲為線性總線，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；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。RS-485傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；每個分段上zui多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當分段站超過32個時，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；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設備投入運行，全部設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)絡使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。

（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)場設備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進行無電流的連續(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)境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x?？墒褂脙煞N光纖導體：一種是價格低廉的塑料纖維導體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導體，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)換成光纖導體信號或?qū)⒐饫w導體信號轉(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時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設計要滿足介質(zhì)存取控制的兩個基本要求：

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

2）在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通信，應盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。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主站在一個確切規(guī)定的時間內(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長時間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。主站得到總線存取令牌時可依照主-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，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務是制定總線上的站點分配并建立邏輯環(huán)。在總線運行期間，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，除提供點對點邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點通信，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)時間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。

（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（主-從設備）數(shù)為126。采用點對點（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進行。DP從站帶看門狗定時器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入/輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。每個PROFIBUS-DP系統(tǒng)包括3種類型設備：*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)設備或操作面板，在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的；DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設備，是帶二進制值或模擬量輸入輸出的I/O設備、驅(qū)動器、閥門等。經(jīng)過擴展的PROFIBUS-DP診斷能對故障進行快速定位。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，即一個站點的某具體I/O模塊故障；通道診斷操作，即一個單獨輸人/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個站點。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)運行階段，只有一個活動主站。如圖1所示為PROFIBUS-DP單主站系統(tǒng)，PLC作為主站。PROFIBUS-DP單主站系統(tǒng)PROFIBUS-DP多主站系統(tǒng)中總線上連有多個主站。總線上的主站與各自從站構(gòu)成相互獨立的子系統(tǒng)。如圖2所示，任何一個主站均可讀取DP從站的輸入／輸出映像，但只有一個DP主站允許對DP從站寫入數(shù)據(jù)。

（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備所控制，主要有運行、清除和停止3種狀態(tài)。在運行狀態(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)；在停止狀態(tài)下，DPM1和DP從站之間沒有數(shù)據(jù)傳輸。 DPM1設備在一個預先設定的時間間隔內(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)。

西門子Profibus總線仍普遍應用于自動化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)規(guī)模較大，DP設備數(shù)量多分布范圍廣，因此DP網(wǎng)絡的性能是程序執(zhí)行可靠性的先決條件。本文旨在總結(jié)所經(jīng)歷項目經(jīng)驗的基礎簡單總結(jié)DP網(wǎng)絡設計、調(diào)試的一般方法，并愿意得到大家的補充與指正。

網(wǎng)絡可靠性的重要性。
這個問題可能大家都很少去關(guān)注。在進行現(xiàn)場調(diào)試的時候，一旦看到網(wǎng)絡診斷的信息上顯示所有站點都通訊上了，就暗暗慶賀網(wǎng)絡已經(jīng)完成，殊不知這才是網(wǎng)絡調(diào)試的開始。在接下來的調(diào)試過程中，大家會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，某些站點經(jīng)常顯示短暫的故障，雖然短暫，但為輸入信號的讀取，程序執(zhí)行的邏輯判斷以及輸出信號的執(zhí)行都埋下了隱患。

DP網(wǎng)絡設計的一般方法
1、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的設計者首先要知道程序執(zhí)行對于網(wǎng)絡速率的要求，當然這也程序編寫者應該提供的信息。在運動控制系統(tǒng)中，控制精度越高，其對網(wǎng)絡速率的要求就越大，速率越慢，其對輸入輸出的讀寫也會減慢，必然增大因為讀寫過程而發(fā)生的誤差。
在了解了該參數(shù)之后就有了系統(tǒng)設計的基準。通訊速率的大小就決定了網(wǎng)絡的長度，可以參考西門子的相關(guān)資料，一般12Mbs是100米，1.5Mbszui長是兩百米。如果長度超過技術(shù)資料所允許的范圍，就一定不要吝嗇，增加一臺中繼，來擴展網(wǎng)絡。如果從PLC出來想形成星形結(jié)構(gòu)，也可以在主