西门子DP连接器

发布时间:2018-10-22

西门子DP连接器 

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西门子DP连接器 

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PROFIBUS 是一种具有广泛应用范围的、开放的数字通信系统,在集中自动化系统向分散自动化系统转移方面是一种重大突破。

由于PROFIBUS一直侧重于系统集成和系统工程等方面,尤其是侧重于应用行规的研究开发,使得该总线具有适合于快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务的特点,成为能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化应用的现场总线,特别适用于工厂自动化和过程自动化领域。因而从诞生至今,PROFIBUS 在现场总线技术领域一直是国际市场上的。

随着PROFIBUS的大量应用,许多用户开始接触并使用了现场总线。但由于用户对现场总线技术的了解程度不同,再加上现场施工情况复杂,因而很有可能导致许多项目的现场总线通讯上可能存在着一些隐患,如果不能及时发现和处理,将有可能导致系统出现通讯故障,从而影响整个系统的正常运行。

为了帮助广大用户――特别是刚刚接触到现场总线的用户能够对PROFIBUS的硬件有个初步的了解,这里将重点介绍如何在现场正确的安装和使用相关PROFIBUS的网络元件和设备,帮助用户在使用PROFIBUS现场总线的过程中从硬件安装的角度尽量减少问题的发生,从而尽量减少整个网络使用中出现故障的概率。

1 PROFIBUS 概述

PROFIBUS网络通讯的本质是RS485串口通讯,按照不同的行业应用,主要有三种通讯行规:DP(Decentralized Peripherals),FMS(Field Message Specification)和PA(Process Automation)行规。

其中DP通讯的方式在OSI参考模型中主要使用第1、2、7层,因此PROFIBUS DP网络的通讯速度较快,且报文简单(表1)。 

第7层

(应用层)

DP设备行规

FMS设备行规

PA设备行规

基本功能

扩展功能

基本功能

扩展功能

DP用户接口     直接数据链路映象程序(DDLM)

应用层接口

(ALI)

DP用户接口     直接数据链路映象程序(DDLM)

第3~6层

 

(并没有省略)

 

第2层(数据链路层)

数据链路层                 现场总线数据链路(FDL)

数据链路层          现场总线数据链路(FDL)

IEC接口

第1层

(物理层)

物理层

(RS485/光纤)

物理层

(RS485/光纤)

IEC61158-2

表1  三种PROFIBUS的通讯行规的OSI模型

随着现场总线的应用领域不断扩大,PROFIBUS技术也在不断的发生着变化,例如FMS行规目前已经不再使用,而DP和PA的应用会越来越多,另外类似Motion Control with PROFIBUS 和PROFIsafe 等新的行规也都会随着应用而逐渐普及。

但无论那种行规,涉及到的硬件和网络形式基本都是一致的(PA除外)。因此这里我们从总线基本的网络硬件着手,介绍PROFIBUS的网络连接方式。

2 PROFIBUS网络硬件

PROFIBUS网络主要涉及到的硬件包括:PROFIBUS接口,通讯介质,PROFIBUS插头,中继器,诊断中继器,OLM以及有源终端电阻等。

2.1 PROFIBUS接口

PROFIBUS接口是RS485串口,一般采用SUB-D female的接口,其管脚定义为:

 

 image004.jpg

一般CPU或者CP板卡都采用该接口。该接口外部的金属部分一般连接到CPU或者CP的内部的“PE”。而当CPU安装在底板上时,其“PE”与底板是连通的,此时如果将安装底板在电气柜内做接地处理,则该SUB-D接口的外部金属部分也是接地的。

2.2 通讯介质

关于通讯介质,在表1的OSI模型中已经规定:PROFIBUS网络支持RS485的电缆和光纤两种通讯介质。当然,现在也有支持无线通讯的设备,但我们目前面对的主要还是有线介质的用户。

 

2.2.1 PROFIBUS 电缆

PROFIBUS(类型1)介质是一根屏蔽双绞电缆,屏蔽可以提高电磁兼容(EMC)能力。

类型1:NRZ位编码与EIA RS-485信号结合,目的是降低总线耦合器成本,耦合器可以使站与总线之间电气隔离或非电气隔离;需要总线终端器,特别在较高数据传输速率(达到1500 k bits/s)时更需要。类型1规范描述平衡的总线传输,符合美国标准EIA RS-485(EIA: 电气工业协会;RS-485: 平衡的数字多点系统中使用的收/发器的电特性标准)。在双绞线两端的终端器使得类型1的物理层支持高速数据传输。传输速率≤93.75 kbits/s时,总线大电缆长度为1.2km 。对1500 kbits/s的速度,总线大长度减到70/200m(对B/A型电缆)。

PROFIBUS电缆的特性阻抗应在100Ω到220Ω之间,电缆电容(导体间)应该<60pF/m,导线截面积应≥0.22mm2(24 AWG)。电缆选择标准参见美国标准EIA RS-485的附录。

两类电缆的特性:

电缆参数

A型

B型

阻抗

 

135Ω-165Ω

 

(f=3到20MHz)

 

100Ω-130Ω

 

(f>100kHz)

电容

<30pF/m

<60pF/m

电阻

≤110Ω/Km

-

导线截面积

≥0.34mm2 (22AWG)

≥0.22mm2(24AWG)

表2  电缆规格

下面的表指出两类电缆(A和B)对不同传输速度时的总线大长度

 

 

波特率

[kbit/s]

9.6~93.75

187.5

500

1500

3000~12000

 

A型电缆

长度(m)

1200

1000

400

200

100

 

B型电缆

长度(m)

1200

600

200

70

 

表3  不同传输速度时的电缆长度

标准PROFIBUS电缆为屏蔽双绞电缆,其中数据线有两根:A-绿色和B-红色,分别连接DP接口的管脚3(B)和8(A),电缆的外部包裹着编织网和铝箔两层屏蔽,总线外面是紫色的外皮(图1)。

 image006.jpg

图1  标准PROFIBUS电缆

 

标准的PROFIBUS电缆一般都是A类电缆。

除了标准PROFIBUS电缆,还有许多其它特殊类型的电缆可以用于特定的环境:

 

image008.jpg 

图2  各种类型的PROFIBUS电缆

 

为了方便将PROFIBUS的外皮以及屏蔽层按照固定的长度进行切除,减少剥线的时间和剥线过程中将电缆破坏或者造成短路的可能,西门子还提供了PROFIBUS快速剥线工具(订货号:6GK1 905-6AA00)(见图3)。      

 image010.jpg

图3  PROFIBUS快速剥线工具

2.2.2光纤及接口

光纤通讯具有很多优点,比如传输距离远,抗电磁干扰性好,且光纤尺寸小,重量轻,耐腐蚀性好,便于敷设等。当然也有缺点:光纤弯曲半径不能过小,光纤连接处及终端不容易处理等等。

按光在光纤中的传输模式不同,光纤可分为单模光纤和多模光纤(图4)。

image012.gif 

图4  光纤的分类

多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。

单模光纤:中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯。

在现场总线的规范中,定义了光纤可以做为现场总线的通讯介质。西门子可以使用光纤的PROFIBUS设备有:带光纤接口的CP板卡及模板(如CP5613 A2 FO, CP3425-FO等), OLM和OBT。

光纤主要涉及到选型的问题,因为通讯距离与光纤的类型有很大关系,而且并非所有的设备都能支持多种类型的光纤。因此需要注意设备与光纤以及接头的选型。这可以通过OLM的选型来了解。

 

OLM接口及匹配光纤看如下表格:
OLM/                                      P11      P12      G11      G12       G11-1300     G12-1300
 
接口
--电气                                      1           1            1           1              1                     1
--光纤(BFOC)                     1           2            1           2              1                     2
可连光纤
--塑料  
(如:6XV1 821-0AT10)        
980/100um                            80m       80m        --            --             --                   --
--PCF  
(如:6XV1 861-2A)              
200/230um                           400m      400m      --            --             --                   --
--石英玻璃     
(如:6XV1 820-5BT30) 
单模 (10/125um)                      --           --           --            --            15km            15km                                                                                     
多模 (50/125um)                      --           --          3km       3km         10km            10km
多模 (62.5/125um)                   --           --          3km       3km         10km            10km 
表4  OLM的接口及其光纤选型
表中列出了塑料光纤、PCF光纤和玻璃光纤主要的应用场合,与OLM相关的设备基本上都是BFOC接头类型。
光纤可以选择预装了接头的(如购买时已经安装了BFOC接头),但如果事先不知道距离,也可以选择单独购买光纤和接头。但一般玻璃光纤的BFOC接头都需要人士来安装。
除了OLM,其它的带有光纤接口的设备包括:OBT / CP342-5 FO / IM467 FO / CP5613 FO / IM153-2 FO,这些设备使用的光纤一般使用的是简单接头(Simplex plug),且有两种光纤可以选择:
A.塑料光纤 980/100um        50m   (如:6XV1 821-0AT10)       
B.PCF光纤200/230um       300m    (如:6XV1 861-2A)
C.接头 Simplex plug :            6GK1 900-0KB00-0AC0

 

这里再结一下两种接头的订货号:
                       玻璃光纤的BFOC connector :           6GK1 901-0DA20-0AA0
                       塑料光纤的PCF Simplex plug :    6GK1 900-0KB00-0AC0
                                   BFOC plug :              6GK1 900-0HB00-0AA0
      

                   image014.jpg              image016.jpg

    
                          图5 Simplex plug                                         图6  BFOC接头
如果希望自己完成接头的焊接工作,可以订工具箱(图7):
工具箱    PCF Simplex plugs:  6GK1 900-0KL00-0AA0
             BOC plugs:        6GK1 900-0HL00-0AA0

image018.jpg 

图7  熔接工具箱

但如果是玻璃光纤还是建议找的人员和设备来熔接。

 

2.2.3 PRFOBUS插头

 

PROFIBUS插头用于连接PROFIBUS电缆和PROFIBUS的站点(图8)。

 image020.jpg

图8  PROFIBUS插头的使用

在PROFIBUS插头上,有一个进线孔(In)和一个出线孔(Out),分别连接至前一个站和后一个站。

当各站点通过插头连接以及网线连接到网络上时,根据RS485串口通讯的规范,每个物理网段支持32个物理设备,且在物理网段终端的站点应该设置终端电阻防止浪涌保证通讯质量。而每个PROFIBUS插头上,都内置了终端电阻,需要是可以接入(On)和切除(Off)。当终端电阻设置为“On”时,表示一个物理网段的终结,因此连接在出线端口“Out”后面的网段的信号也将被中断。因此,在每个物理网段两个终端站点上的插头,需要将网线连接在进线口“In”,同时将终端电阻设置为“On”,而位于网段中间的站点,需要依次将网线连接在进线口“In”和出线口“Out”,同时将终端电阻设置为“Off”。(图9)

 image027.jpg

图9  PROFIBUS插头的连接和设置

 

需要注意的是,PROFIBUS插头有一种带编程口(PG口)的,建议至少每个网段的两个终端站点处的插头尽量使用带编程口的(见图8,左侧的插头),便于系统的诊断和维护。

 

2.2.4      终端电阻

 

PROFIBUS电缆的两端应该连接终端电阻。终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中,有两种原因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。

阻抗不连续:信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有(例如:短路)或者阻抗很大(例如:断线),信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻,使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻(图10)。

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图10 网络中的设备连接和终端电阻

 引起信号反射的另一个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射,主要表现在通讯线路处在空闲方式时,整个网络数据混乱。

在EIA RS-485中规定的端接电阻Rt是以下拉电阻Rd(与数据地DGND连接)和上拉电阻Ru(与正电压VP连接)做补充。当没有站进行传输(即空闲时间)时,这个补充迫使不同的状态电压(即导体间的电压)趋于一个确定值(图11)。

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图11  终端电阻的组成

在一个物理网段中,但是如果终端和总线电缆阻抗不匹配,则总线大通讯距离会减少一半。

因而,在一个物理网段中,应该保证在网络的两个终端各有一个终端电阻,不能增加也不能减少,否则我们的总线上的网线与终端电阻将会出现不匹配的问题。这就意味着,如果终端站点出现问题,则有可能会影响到整个网络的通讯质量,因而除了使用PROFIBUS connector上自带的终端电阻,西门子还提供了有源的终端电阻设备(图12)。

 image033.jpg

图12 有源终端电阻

 

有源终端电阻可以单独供电,安装在网段的两端,保证网段内任何一个设备出现问题,都不会影响网络的电阻匹配的问题。西门子PROFIBUS通讯接头          西门子PROFIBUS通讯接头

 

2.2.4      RS485中继器

 

按照RS485串口通讯的规范,当网络中的硬件设备过32个,或者波特率对应的网络通讯距离已经出规定范围时,就应该使用RS485中继器来拓展网络连接。

PROFIBUS通讯属于RS485通讯的一种,因而也遵循这样的原则,及如果网络中实际连接的硬件过32个时,或者所对应的波特率过一定的距离时(表3),则需要增加相应的RS485中继器来进行物理网段的扩展。

由于RS485中继器本身将造成数据的延时,因而一般情况下,网络中的中继设备都不能过3个,但西门子的PROFIBUS RS485中继器采用了特殊的技术,因而可以将中继器的个数增加到9个,即在一条物理网线上,总线多可以串联9个西门子的RS485中继器(图10)。这样,网段的扩展距离将大大增加。

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图13 RS485中继器

 

使用RS485中继器时,需要注意几个问题:

1) 安装问题

l  RS485中继器上下分为两个网段,其中A1/B1  A1’ / B1 ‘ 接口是网段1的一个PROFIBUS接口,A2/B2  A2’ / B2 ‘ 接口是网段2的一个PROFIBUS接口,PG/OP 接口属于网段1;

l  信号放大是在网段1和网段2之间实现的,同一网段内信号不能放大;因而需要进行距离扩展的网络必须是接在网段2上;

l  两个网段之间是物理隔离的,因而RS485中继器除了扩展网段外,还有一个作用就是可以进行网络隔离。

l  这两个网段是都是指物理网段,与STEP7硬件组态中所组态的PROFIBUS网络没有关系,不同的物理网段仍然可以属于同一个PROFIBUS逻辑网络。

l  在网络拓扑中,RS485中继器也是一个信号收发设备,占一个物理设备的位置,但不需要分配站号,因而注意在物理连接站点时,每个网段所连接的从站数是小于32的。扩展的距离则对应于每个波特率的传输距离(表3)。

2 )终端电阻的设置问题

由于两个接口分别属于不同的物理网段,因此中继器上终端电阻的设置往往比较容易混淆。

① 中继器做为终端设备的网络拓展

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图14  中继器做为网络终端站点

 

在这个网络拓扑中,中继器连接了网段1和网段2,由于中继器内部是隔离的,因而做为网段1来讲,中继器就是该网段的一个终端设备,因而在网段1中,应该将PROFIBUS网线接在A1/B1上,同时网段1的终端电阻设置为“On”;而网段2与网段1类似,也需要将电缆连接在A2/B2上,同时终端电阻设置为“On”。

在这种网络中,上下两个网段中,总线多都还可以连接31个从站设备。

②中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展

 

image039.jpg 

图15  中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展

此时,中继器的网段1和网段2都是网络中间的一个站点,即终端电阻为“Off”,网段1的长度为200米(1.5M bps),网段2的长度也为200米(1.5M bps)。两个网段之间是电气隔离的。

 

3 )隔离网段

中继器除了具有信号放大、扩展网络的作用,还可以将不同的两个物理网段进行电气隔离,从而避免两个网段之间的EMC干扰。

 image041.jpg

图16 隔离2个网段

由于网段之间是隔离的,因而如果 断开PE时,可以将两个网段分别按照接地和不接地的两个网段进行连接操作。

 

2.2.5      OLM和OBT

除了电缆,PROFIBUS通讯还支持光纤做为传输介质,通过光纤连接的PROFIBUS网络具有网络距离远的特点,且光纤本身不受电、磁的影响,比较适合长距离、户外铺设和抗电磁兼容的环境。

支持PROFIBUS光纤通讯的设备有OLM和OBT。其中OLM是做为主干网设备使用的,针对不同的网络拓扑,需要进行一定的拨码参数的设置;而OBT只是做为网络介质的转换。

1) OLM (Optical Link Module)

OLM的拓扑结构一般有以下几种:

l  点对点连接

l  线性拓扑

l  星形拓扑

l  冗余光纤环网       

 image043.jpg

图 17  OLM V4

① 线性拓扑

image049.jpg 

图18 OLM的线性拓扑结构

②星形拓扑

 image047.jpg

图19 OLM的星形拓扑结构

 

 

 

③OLM的冗余环网拓扑结构

image049.jpg 

图20 冗余环网的拓扑结构

在冗余环网的拓扑结构中,所有的OLM必须型号相同,且DIP开关的设置也相同。

连接OLM的光纤即可以采用单模玻璃光纤,也可以选择多模塑料光纤,具体请参考光纤部分的介绍(表4)。

 

2) OBT(Optical Bus Terminal)

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图21  OBT

        OBT仅仅做为介质转换的设备在网络中使用,不具有OLM的组网能力,一般只能使用塑料光纤(50米)和PCF光纤(300米)。

image053.jpg 

图22 OBT在网络中的使用

 

3 PROFIBUS 网络安装规范

了解了PROFIBUS的各个网络器件,这里就PROFIBUS安装的注意事项进行介绍,同时会结合一些现场的实例加以说明。

西门子PROFIBUS通讯插头         西门子PROFIBUS通讯插头

3.1网络拓扑的规则

设计一条PROFIBUS网络,首先需要了解PROFIBUS网络的拓扑规则:

①    PROFIBUS网络是RS485串口通讯,半双工,支持光纤通讯;

②    每个网络理论上总线多可连接127个物理站点,其中包括主站、从站以及中继设备;

③    网络的通讯波特率9.6kbps~12Mbps,通讯波特率与通讯的距离具有一定的对应关系(见表3);

④    每个物理网段总线多32个物理站点设备,物理网段两终端都需要设置终端电阻或使用有源终端电阻;

⑤    每个网段的通讯距离或者设备数如果限,需要增加RS485中继器进行网络拓展,中继器总线多可串联9个;

⑥    每个中继设备(RS485中继器、OLM)也做为网络中的一个物理站点,但没有站号;

⑦    网络支持多主站,但在同一网络中,不建议多于3个主站;

⑧    在Step7软件中进行PROFIBUS网络组态时,应当按照从小到大的顺序设置从站站号,且应该连续;

⑨    一般0是PG的地址,1~2为主站地址,126为某些从站默认的地址,127是广播地址,因而这些地址一般不再分配给从站,故DP从站总线多可连接124个,站号设置一般为 3~125。

⑩    如果网络中涉及到分支电缆,则应注意分支电缆的长度应当严格遵守PROFIBUS的协议规定,比如:波特率1.5Mbps时,网段中分支电缆长度6.6米(表5)。

波特率

[kbit/s]

9.6

97.75

187.5

500

1500

 

分支电缆

长度(m)

500

100

33

20

6.6

⑪     表5  波特率与分支电缆的长度对应表

⑫     用户如果使用了西门子的SIMOCODE 3UF7等产品时,就会涉及到网络中存在分支电缆的问题。为了保证每个网段的分支电缆不过规定长度,一般可以在每个抽屉柜内设计一个中继器,进行物理网段的分割,同时还可以起到隔离干扰的作用。

 

在进行PROFIBUS网络连接之前,首先应当考虑拓扑结构的设计是否有问题。如果拓扑结构有问题,将来网络通讯很可能出现问题。

另外,从波特率与距离的对应关系中可以看到,波特率越高,则对应的通讯距离越近,因而如果现场遇到PROFIBUS的通讯有通讯不上或者通讯不稳定的情况,也可以考虑先将波特率降低,再进行观察处理。

3.2  PROFIBUS网络安装的规则

3.2.1 网络布线的规则

①选择标准PROFIBUS通讯电缆

标准PROFIBUS通讯电缆的特性阻抗为150欧姆,这与PB头的终端电阻设置为“ON”时的终端电阻值刚好匹配,如果选择普通的电缆,其特性阻抗与终端电阻很可能不匹配,则通讯性能将会受到影响;

标准的PROFIBUS电缆往往是双层屏蔽的,屏蔽效果比较好。另外,标准通讯电缆是双绞的,因而对于信号在电缆内传输时自身产生的干扰也能够起到自我抑制的作用。

 

②屏蔽层多点接地

PROFIBUS电缆在插头内接线时,须将屏蔽层剥开,压在插头内的金属部分,该金属部分与当Sub-D插头外部的金属部分相连,当将插头插在CPU或者ET200M等设备的DP口上时,则通过设备连接到了安装底板,而安装底板一般是连接在柜壳上并接地的,从而实现了屏蔽层的接地。

 

 image056.jpg

图23  PROFIBUS 插头内部接线即屏蔽层的处理

 

由于接地有利于保护PLC设备以及DP通讯口,因此对于所有的PROFIBUS站点都要求进行接地处理,即“多点接地”。

③布线规则

  1. 不同电压等级的电缆分线槽布线

高电压,大电流的动力电缆,与小电压和小电流的电缆应该是分线槽布线,同时线槽应盖上盖板,尽量全封闭;如果现场无法分线槽布线,则将两类电缆尽量远离,中间加金属隔板进行隔离,同时金属线槽要做接地处理(图24)。

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图24  电缆槽架以及电缆在线槽内的处理

 image066.jpg

图25 现场布线

电缆槽架之间也的连接应该保证用金属连接部件大面积连接处理,同时注意“接地”的连接。

 image068.jpg

图26 电缆桥架之间的连接以及接地处理

 

  1. 通讯电缆单独在线槽外布线时,可根据情况采用穿金属管的方式,这样既可以保护通讯电缆不被损坏,对于防止EMC的干扰也有好处,但注意外部的金属管需要接地(图25);

 image070.jpg

图27 现场的通讯电缆

 

图26中的电缆通讯直接暴露在外面,很容易被压断,类似情况可考虑局部或者全部穿管。

  1. 通讯电缆与动力电缆避免长距离平行布线

由于平行布线的两根电缆之间需要考虑空间电容耦合,因此为了避免相互之间的影响,应避免平行布线(图27)。

 

 image074.jpg

图28  通讯电缆在线槽内与动力电缆平行走线

 

在图27中,通讯电缆不仅没有满足a. 或 b. 两条原则,反而与比较大的动力电缆平行布线,这会导致该电缆比较容易受到动力电缆的干扰。

 

可以交叉布线:

 

 image076.jpg

两根交叉布线的电缆相互之间不会因为容性耦合而产生干扰。

  1. 尽量将电缆贴近大面积的金属板(图29)

 image078.gif

图29  通讯电缆贴近金属板

通讯电缆应与大面积的金属板或“地平面”贴近。

 

  1. 通讯电缆过长时,不要形成环状(图30)

 

 image080.jpg

图30 通讯电缆形成环

此时如果有磁力线从环中间穿过时,根据“右手定律”,容易产生干扰信号。

在图30中,尽管背板是比较大的金属板,但由于项目已经完成,因而不存在电缆长度变化的可能,因此还是建议用户将过长的电缆剪短,放入柜内的电缆槽内。

 

  1. 通讯线连接的设备应做等电势连接

PROFIBUS 连接的站点可能分布较广,为了保证通讯的质量,一般要求所有通讯站点都应该处于同一个电压等级上,即应当都是“等电势”的(图31)。

 image082.jpg

图31 通讯站点之间应做“等电势”处理

如果两个站点的之间不等电势,则当两个设备分别各自接地时,将会在两个接地点之间产生电势差,此时电流会流过通讯电缆的屏蔽层,从而对通讯产生影响。因此应该在两个设备之间进行等电势的绑定。

可以用等势线将两个设备的“地”进行连接,等势线的规格为:铜 6mm,铝 16mm2,钢 50mm2 。

当然,这里不是要求所有的现场都需要增加额外的等势线而增加成本,只是建议在出现接地点电势不相等的情况时,如果影响到通讯,或者可能造成设备损坏,则应当想办法加以改进。

如果由于接地点本身的原因造成了通讯不稳定,比如某个系统的“地”本身存在着很强的干扰,则在此处将屏蔽层接地反而会对PROFIBUS通讯造成影响,因而此时应该考虑首先处理好“地”,然后再将PROFIBUS屏蔽层接地。

为现场设备提供一个良好的以及进行正确的接地是提高EMC特性的前提(图32)。

 image084.gif

图32  系统进行良好的接地设计和实施

 

  1. 通讯线在电柜内的布线

通讯电缆在电柜内布线时,也应该遵循之前的原则,即远离干扰源。

在柜内的走线应当进行精心的设计,尽量避免与高电压、大电流的电缆在同一线槽内走线(图33),同时,不要在柜内形成“环”,特别时避免将变频器等干扰源包围在“环”内。

                                                                         image088.jpg 

图 33 通讯电缆与动力电缆在电柜内的受干扰情况

 

3.2.2  通讯电缆的屏蔽层在电柜内的处理

1) 首先是PROFIBUS插头,除了之前介绍的,需要将屏蔽层压在插头的金属部分外,还需要注意屏蔽层不要剥开的太长,否则会暴露在空间,成为容易受干扰的“天线”(图34)。

image092.jpg 

图34 屏蔽层暴露在空间容易接收干扰

 

2) 通讯电缆的屏蔽层在进/出电气柜时,都应该进行屏蔽层接地处理

屏蔽层应该保证与接地铜排进行大面积的接触(图35)。

image094.jpg 

图35  屏蔽层的接地

 

通讯电缆在进/出电柜时,都应该将电缆的屏蔽层进行接地处理。这样避免外部的干扰信号进入电柜,同时也避免柜内产生的干扰对外部设备造成影响(图36)。

 image097.jpg

图36 屏蔽层在柜内进行接地处理

 

如果通讯电缆在柜内需要经过端子进行连接,则屏蔽层总线好在端子排的两侧分别进行连接(图37)。

 image100.gif

图37  通讯电缆通过端子连接时的屏蔽层处理

而此时应当避免的做法是将屏蔽层剥开,拧成一根连接到端子(图38),这种方式在EMC领域有个名称叫做“猪尾巴”。

 image102.jpg

图38 屏蔽电缆接头处的“猪尾巴效应”

在现场的连接中,如果将屏蔽层剥开过长,则通讯电缆将有很长一段没有被屏蔽层“保护”,而屏蔽层拧成一根后将形成天线,更容易将干扰引入系统(图39)。

 

 image106.jpg

图39 屏蔽电缆的“猪尾巴”连接

 

3.2.3  过压保护

如果使用场合存在过压的危险,请在柜外采用直埋电缆,同时在柜内、柜外的电缆上采用过压保护装置(图40)。

如果存在雷击,请参照防雷设计标准进行防雷的设计。

 image108.jpg

图40 过压保护装置

 

3.2.4  减小变频器等干扰源设备对通讯的影响

变频器等比较大功率的设备除了通过干扰电源、通过空间辐射干扰影响设备正常运行外,随着变频器等设备具有PROFIBUS通讯的能力,这些设备产生的干扰也有可能直接进入通讯系统,因而应该对变频器进行EMC的处理。

首先是变频器的安装。在电柜内,尽量用镀锌底板替代喷漆底板做为安装背板(图41),以改善EMC特性。

         image111.jpg

图41  使用镀锌安装底板代替喷漆底板

 

变频器的出线,都应该进行相应的EMC处理,比如采用通讯电缆采用屏蔽电缆接地,动力电缆采用屏蔽电缆接地或者采用铁氧体磁环进行滤波处理等(图42)。

         image114.jpg

图42  对变频器的电缆进行规范的EMC处理

 

4 PROFIBUS诊断的常用工具

PROFIBUS是一种抗干扰性比较强的现场总线,但不时还会发生一些故障。在处理故障的过程中我们发现,造成PROFIBUS通讯出现故障的原因,80%都是总线简单的原因,比如:现场没有接地处理、布线时与动力电缆没有分开等等;因此为了避免PROFIBUS网络后期运行时出现故障,首先应该注意按照PROFIBUS的规范进行网络设计,同时严格遵守安装规范的要求进行现场施工。

除此之外,现场诊断一般会使用到BT200和示波器等设备。BT200是西门子的提供的PROFIBUS网络诊断设备,可以进行网络距离检测,网络连接的质量的检查(比如断线、短路等等),常用于项目现场施工布线阶段;

 image116.jpg

图43  BT200

而示波器常常用于检测PROFIBUS通讯的波形,一般用于项目投产运行后进行网络通讯信号质量的检测。

 image118.jpg

图43  示波器显示PROFIBUS信号受到干扰时的波形

 

另外,STEP7等编程工具也可以做为网络诊断的一种工具。在STEP7软件中,提供了“在线诊断”的功能,可以实时的对PROFIBUS网络进行总线直接的诊断。比如:哪些从站出现故障,可在STEP7的诊断缓冲区中直接得到故障信息,因此一般用于项目调试过程中以及项目运行过程中的网络诊断。

 

image120.jpg 

图44  Step7在线诊断功能

 

另外STEP7还提供了一些PROFIBUS的诊断功能块,比如FB125/FC125等,方便用户通过编程的方式在程序运行中诊断PROFIBUS网络中出现的故障,同时可将故障信息直接显示在上位机画面上。

软件的诊断方式都支持到通道级的诊断。

5 结束语      

PROFIBUS总线的应用场合非常多,应用环境也各不相同,但只要严格按照PROFIBUS的规范进行网络拓扑的设计、遵守布线规则、处理好系统的“地”与“接地”等,将在很大程度上避免总线网络使用中出现的各种问题。因此,希望广大的用户在阅读本文的基础上,能够继续参照PROFIBUS的安装和使用手册来正确的应用PROFIBUS现场总线,保证PROFIBUS总线网络和整个自动化项目的正常运行。

 

 

  1. 周期性通信的PKW通道(参数数据区):通过PKW通道主站可以读写变频器参数,每次只能读或写一个参数,PKW通道的长度固定为4个字。
  2. 非周期性通信:主站采用PROFIBUS-DPV1通信访问变频器数据记录区,每次可以读或写多个参数。

本文通过示例介绍S7-1200与CU240E-2 DP F的PROFIBUS 非周期通信,介绍如何通过非周期通信读写多个变频器参数。

2 非周期通信
非周期通信工作模式:主站调用“WRREC” 指令将“参数请求”写入从站,从站内部处理后,主站调用“RDREC”指令读取包含“参数应答”数据记录。“参数请求”和“参数应答”的数据内容应遵照PROFIdrive参数通道(DPV1)数据集DS47(非周期参数通道结构)。“参数请求”包括读参数和写参数请求,其数据结构参考表2-1。参数请求结构字段的说明参考表2-2。“参数应答”包括读参数和写参数应答,其数据结构参考表2-3。参数应答结构字段说明参考表2-4。参数应答中的故障值说明1、参数应答中的故障值说明2参考表2-5和表2-6。使用非周期通信对读写参数数量没有限制,但每个读写任务总线大为240个字节。

表2-1 参数请求数据结构

  字节n 字节n+1 n值
报文头 请求参考 请求ID 0
驱动对象ID 参数数量m 2
参数1 属性 索引的数量 4
参数号   6
*个索引的编号   8
参数2
参数m
参数1的值*
(*只有写任务)
数据格式 参数值数量  
参数值
参数2的值*  
 
参数m的值*  

 

表 2-2 参数请求结构字段说明

字段 数据类型 数值(十六进制) 说明
请求参考 8位无符号数 01….FF

用于区分对应的请求和应答。主站改变每个新的请求的索引号,从站在相应的应答中返回请求的索引号。

请求ID 8位无符号数 01
02

区分请求的类型
读任务
写任务

驱动对象ID 8位无符号数 01

用于区分驱动对象,固定为01hex

参数数量m 8位无符号数 01….27

访问的参数的个数

属性 8位无符号数 10
20

访问参数元素的类型
数值
描述(只有读任务)

索引数量 8位无符号数 00….EA

要访问的参数中多个索引的数量
(参数无索引时00hex)

参数号 16位无符号数 0001….FFFF

访问的参数号

索引编号 16位无符号数 0000….FFFF

要访问的参数中多个索引的*个索引的下标(参数无索引时0000hex)

数据格式 8位无符号数 02
03
04
05
06
07
08
10
13
41
42
43

通过数值判断参数值的数据类型
8位整型
16位整型
32位整型
8位无符号数
16位无符号数
32位无符号数
浮点数
8位数据串(Octet String)(长度16bit)
时间差(Time Difference)(长度32bit)
字节

双字

参数值数量 8位无符号数 00….EA

说明随后的参数值的个数

参数值 16位无符号数  0000….FFFF

参数值

 

表2-3参数应答数据结构

  字节n 字节n+1 n值
报文头 请求参考映射 应答ID 0
驱动对象ID映射 参数数量m 2
参数1的值*
(*只有读任务)
数据格式  参数值数量 4
参数值或错误值 6
参数2*
参数m*

 

表 2-4 参数应答结构字段说明

字段 数据类型 数值(十六进制) 说明
请求参考映射 8位无符号数 01….FF 返回请求参考与请求相同
应答ID 8位无符号数 01
81
02
82
读任务
读任务没有完整执行
写任务
写任务没有完整执行
驱动对象映射 8位无符号数 00….FF 驱动对象号与请求相同
参数数量m 8位无符号数 01….27 返回的参数的个数与请求相同
数据格式 8位无符号数 02
03
04
05
06
07
08
10
13
41
42
43
44
通过数值判断参数值的数据类型
8位整型
16位整型
32位整型
8位无符号数
16位无符号数
32位无符号数
浮点数
8位数据串(Octet String)(长度16bit)
时间差(Time Difference)(长度32bit)
字节

双字
错误
参数值数量 8位无符号数 00….EA 说明随后的参数值的个数
参数值或错误值 16位无符号数 0000….00FF 参数值或错误时的错误号

 

表 2-5 参数应答中的故障值说明1

 

表 2-6 参数应答中的故障值说明2

3 S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS 非周期通信实例

3.1 S7-1200组态
CU240E-2 DP F非周期通信与所选择的报文结构无关,选择任何一种报文格式都可以进行非周期通信,在使用系统功能“RDREC”和“WRREC”读写变频器数据记录时需要使用报文标识符。本示例以组态353报文为例。
S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS通信基本组态过程以及变频器通信参数设置请参考《S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信》文档,在此不做详细介绍。
? 组态与CU240E-2 DP F通信报文
1) 将硬件目录中“SIEMENS egr 353, PKW+PZD-2/2”模块拖拽到“设备概览”视图的第1个插槽中,系统自动分配了输入输出地址。
2)为方便编程将插槽1的PKW区重命名为“PKW”(在调用系统功能“RDREC”和“WRREC”时将用到此名字),将插槽2的PZD区重命名为“PZD”。

图3-1组态与CU240E-2 DP F通信报文


? 编程:在S7-1200中调用扩展指令“RDREC”读取从站数据记录区,调用扩展指令“WRREC”写入从站数据记录区。
1) 双击项目树下的“Main(OB1)”打开OB1程序编辑窗口;
2) 扩展指令目录中“分布式I/O -> 其它 -> 驱动器 -> RDREC和WRREC”指令拖拽到程序编辑窗口中;
3) 分别“RDREC和WRREC”的背景数据块,使用系统自动分配即可,点击“确认”按钮。


图3-2 S7-1200编程


? 为系统功能“RDREC”和“WRREC”分配硬件标识:
1) 单击块参数“ID”;
2) 在下拉列表中选择“PKW[AI/AO]”。


图3-3分配硬件标识符

? 为系统功能“RDREC”和“WRREC”分配其它参数:

1) 块参数INDEX = 47
2) M10.0上升沿触发写任务,M20.0上升沿触发读任务。
3) WRREC写入缓冲区从MB100开始的40个字节;
4) RDREC读取缓冲区从MB200开始的40个字节;
5) 其它参数分配请参考右图。


注意:也可以使用DB块作为缓冲区,创建DB时请将块访问模式定义为“标准-与S7-300/400兼容”模式。


图3-4分配其它参数


3.2示例1:读取P2900、P2902[2]~P2902[5]多个参数值
通过非周期通信读P2900、P2902[2]~P2902[5]参数值,变量表模拟程序参考图3-5。

  1. 按照读参数请求结构将数据写入“WRREC”数据缓冲区MB100~MB115的16个字节中,数据格式参考表3-1 ;
  2. 设置写数据记录长度16个字节,MW16 = 16;
  3. 设置M10.0 = 1,启动“WRREC”写从站数据记录任务;MD12指示“WRREC”指令执行状态,具体状态含义请参考TIA PORTAL在线帮助;
  4. 写数据记录完成后,设置M20.0 = 1,启动“RDREC”读从站数据记录任务;
  5. MW26中指示读取从站数据记录的长度28字节,MD22指示“RDREC”指令执行状态;
  6. 按照读参数应答结构分析MB200~MD227中28字节的数据,数据格式参考表3-2,读取到的P2900=33.0,P2902.2=10.0,P2902.3=20.0,P2902.4=50.0,P2902.5=100.0;
  7. 西门子Profibus总线连接器(35带编程口) 6ES7972-0BB41-0A0 只

    西门子Profibus总线连接器 6ES7 972-0BA50-0A0 只

    西门子Profibus总线连接器 6ES7 972-0BB50-0A0 只

    西门子Profibus总线连接器 6ES7 972-0BA51-0A0 只

    西门子Profibus总线连接器 6ES7 972-0BB51-0A0 只

    西门子Profibus总线连接器 6ES7 972-0BA52-0A0 只

    西门子Profibus总线连接器 6ES7 972-0BB52-0A0 只

    西门子Profibus总线连接器 6GK1 500-0EA02 只

    西门子Profibus总线连接器 6GK1 500-0FC00 只

    西门子Profibus总线电缆 6XV1 830-0EH10紫色2芯 米

    外加存贮卡(容量为64K) 6ES7 291-8GF23-0A0 个

    西门子S7-200PLC用锂电池 6ES7291-8BA20-OXAO 80

    200扩展电缆,I/O扩展,1米 6ES7 290-6AA20-0A0 根

    Profibus总线电缆 6XV1830-3EH10 蓝色2芯 米

    Profibus总线电缆 6XV1840-2AH10绿色4芯 米

    连接模块 6ES7153-1AA03-0B0

    西门子PLC200.300.400.S1200.S1500.ET200.Smart200,6SE70变频器.70备件.6SY7000/7010.C98面板,6RA70/28/24直流调速器,6XV电缆,6EP电源,3RW30/40/44软启动器,6AV人机触摸屏,LOGO!,6SL系列G110.G120.S120.V10.V20,MM440/430/420变频,6DR阀门定位器,7ML.7ME.7MF.7MH仪表仪器,6FC.6SN伺服数控,电机等西门子系列产品
  8. 1、 SIMATIC S7 系列PLC:S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-2002、 逻辑控制模块 LOGO!230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等3、 SITOP直流电源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并联.4、HMI 触摸屏TD200 TD400C K-TP 6ES7 972-0BA12-0A0 90度网络接头(不带编程口)
    6ES7 972-0BB12-0A0 90度网络接头(带编程口)

    6ES7 972-0BA41-0A0 35度网络接头(不带编程口)

    6ES7 972-0BB41-0A0 35度网络接头(带编程口)

    6GK1 500-0EA02 无角度网络接头(不带编程口)

    6GK1 500-0FC00 无角度快速连线网络接头(不带编程口)由于采用双屏蔽,具有强抗干扰性。

    适合不同应用的不同版本 (适合于危险区域和不适合于危险区域).

    电缆上印有米长度标记而便于确定长度

    Benefits

    由于打印在电缆上的米制长度标记,可以容易的判定长度

    用于危险和非危险区的电缆的全部范围。

    借助于统一的PROFIBUS PA连接系统,类型和部件显著减少

    屏蔽的双绞电缆,圆形截面

    通过总线电缆外皮和 SpliTConnect 系统的接地端子,可实现系统范围内的接地方案。

    印有以米表示的标记。

    电缆类型

    FC 过程电缆:

    符合 IEC 61158-2 的总线电缆,适合在危险区域 (Ex) 和非危险区域 (non-Ex) 中使用。

    采用 RS485 和 IEC 61158-2 传输协议的总线网段通过网段耦合器/链接器进行链接。

    安装说明

    快速连接

    FastConnect 剥线工具可用于将 FC 过程电缆的外护套和屏蔽层剥除至 PROFIBUS PA 的所需长度。

    这样,通过使用 FastConnect 剥线工具和 SpliTConnect 分接头,可以方便连接现场设备,例如,连接到 PROFIBUS PA 总线系统。

    电缆敷设

    在贮存、运输和电缆敷设过程中,两端需用收缩帽密封两端。

    符合允许的弯曲半径和张力负载!

    OP177 TP177,MP277 MP377,SIEMENS 交、直流传动装置1、 交流变频器 MICROMASTER系列:MM420、MM430、MM440、G110、G120.MIDASTER系列:MDV2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列SIEMENS 数控 伺服SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120系统及伺报电机,力矩电机,直线电机,伺服驱动等备件销售。

    硬件特性:

    · 高分辨率 64K 真彩宽屏显示

    · 800×480 dpi 宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积,使单个画面中可以显示更多的信息,让操作员具有更舒适的视觉体验

    · 高分辨率 64K 色真彩显示,使得画面更清晰,画质更细腻

    · 强大且丰富的通讯能力

    · 集成的工业以太网接口,可以和 S7-200 SMART 以及 LOGO!0BA7 建立高速无缝的连接。同时,程序下载速度也有大幅度的提升

    · 通过以太网可以同时连接 3 台控制器

    · 通过串口可以连接西门子 S7-200 以及 S7-200 SMART PLC,通讯速率高达187.5kb/s

    · 集成的串口(支持Modbus,RS422/485 自适应切换),使精彩系列面板的通讯更加灵活,可以和市场主流的小型 PLC 建立稳定可靠的通讯连接。(三菱 FX 系列;欧姆龙 CP1 系列;台达 DVP-SV/ES2 系列)

    · LED 背光,节能降耗

    · LED 较之 CCFL,背光板厚度降低一半左右,使精彩系列面板更轻巧。同时,操作屏亮度更高,色彩更均匀,表现力更强,可视范围提高到 140°

    · LED 背光可以降低设备能耗,结合屏保功能总线大程度地延长操作屏的使用寿命

    · 高性能处理器、高速外部总线及 64M DDR 内存

    · 高端的 ARM 处理器,主频达到 400MHz,使数据处理更快,画面显示更流畅

    · 高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能

    · 增强的 64M DDR 内存使得画面的切换速度更快

    · 的工业设计理念

    · 的边框倒角设计,让操作屏的外观更具流线型,给人以舒适感

    · 优雅清新的绿色边框设计,给人以视觉上的开阔感,缓解操作员的视觉疲劳

    · 使用符合 UL 标准的 PC + ABS 合金材料,耐高温、抗腐蚀,特别适用于工业现场的应用环境

    · 可靠的电源设计

    · 内置的 24V 电子自恢复反接保护,避免因误接线而导致的产品损坏

    · 供电电源范围可达 ±20%

    · 德国品质 轻松拥有

    · 精彩系列面板的 ESD、RS 等关键指标比国际标准(IEC)提高 50%

    · 精彩系列面板通过 CE

    · 的生产失效故障模式分析

    · 潜在的缺陷及故障分析模型贯穿产品从研发到生产的每个环节,总线大程度确保产品可靠性

    · 成熟的生产流程及完善的质量控制体系确保产品质量

    德国品质轻松拥有

    1、精彩系列面板的 ESD、RS 等关键指标比国际标准(IEC)提高 50%

    2、精彩系列面板通过 CE

    的生产失效故障模式分析

    1、潜在的缺陷及故障分析模型贯穿产品从研发到生产的每个环节,总线大程度确保产品可靠性

    2、成熟的生产流程及完善的质量控制体系确保产品质量

    的工业设计理念

    1、的边框倒角设计,让操作屏的外观更具流线型,给人以舒适感

    2、优雅清新的绿色边框设计,给人以视觉上的开阔感,缓解操作员的视觉疲劳

    3、使用符合 UL 标准的 PC + ABS 合金材料,耐高温、抗腐蚀,特别适用于工业现场的应用环境

    可靠的电源设计

    1、内置的 24V 电子自恢复反接保护,避免因误接线而导致的产品损坏

    2、供电电源范围可达±20%

    《一》、西门子6XV1830-0EH10

    西门子6XV1830-0EH10

    产品描述:导体为1线对(2*22AWG)独股铜丝,红色、绿色绝缘护套层,铝箔/聚酯复合带屏蔽率+镀锡铜编织网78%屏蔽率共双重屏蔽,特性阻抗150欧姆,紫色PVC外护套

    《二》、报价

    我们在收到客户给出型号、参数后,会在短时间内给您的型号、参数,进行报价,并配合客户工程师确认参数无误:是否可以安装,兼容等项目,确保万无一失。(含17%增值税发票)

    《三》、结算付款

    请按照我司提供的付款方式支付费用,并尽可能通知我们,以便我们及时将货品寄送给您。(注:含增值税发票须公对公进行办款事宜)

    《四》、运输

    默认为快递方式运输(圆通),在发货后会委派专人协助跟踪,将货运单号给客户,以便客户及时查收,(说明:打包时会用气泡垫或者海绵之类的东西,把货物包裹好,以防损坏。)

    《五》、保修服务

    我们会根据西门子原厂保修标准执行,对所售的货品保修一年,以及在货品上机一周后,进行回访,及时跟踪设备运行状态,以便我们更好的为您提供的服务。

  9. PLC技术的三大发展趋势分析

     

     PLC发展至今已有近40年的历史,随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展,工业控制领域已有翻天覆地的变化,PLC亦在不断的发展,正朝着新的技术发展。 

    一是PLC网络化技术的发展,其中有两个趋势:一方面,PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统,而是迅速向开放式系统发展,各大PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统,完成设备控制任务之外,还可以与上位计算机管理系统联网,实现信息交流,成为整个信息管理系统的一部分;另一方面,现场总线技术得到广泛的采用,PLC与其他安装在现场的智能化设备,比如智能化仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等,通过一根传输介质(比如双绞线、同轴电缆、光缆)连接起来,并按照同一通信规约互相传输信息,由此构成一个现场工业控制网络,这种网络与单纯的PLC远程网络相比,配置更灵活,扩容更方便,造价更低,性能价格比更好,也更具开放意义。 

    二是PLC向高性能小型化方向发展。PLC的功能正越来越丰富,而体积则越来越小。比如三菱的FX-1S系列PLC,总线小的机种,体积仅为60×90×75mm,相当于一个继电器,但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力,还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了,而是具有越来越强的模拟量处理能力,以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力,如浮点数运算、PID调节、温度控制、定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说,PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别已经越来越小了,用PLC同样可以构成一个过程控制系统。 

    三是PLC操作向简易化方向发展。目前PLC推广的难度就是复杂的编程使得用户望而却步,而且不同厂商PLC所用编程的语言也不尽相同,用户往往需要掌握多种编程语言,难度较大。PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点,用普通的方法对它们编程时,需要熟悉有关的特殊存储器的意义,在编程时对它们赋值,运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关,编程的过程既繁琐又容易出错,阻碍了PLC的进一步推广应用。PLC的发展必然朝着操作简易化方向迈进,比如使用编程向导简化对复杂任务的编程,在这一点上西门子就充当了先行者,西门子S7-200的编程软件设计了大量的编程向导,只需要在对话框中输入一些参数,就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序,大大方便了用户的使用。 

  10.  

    参考文档:

    MM430分级控制

    MM430 中参数P2371 的设置

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    MM430节能控制功能

    MICROMASTER430变频器的节能控制功能是在变频器输出低于一定频率并保持一定时间后,将变频器切入节能运行状态。节能控制用于加强PID控制器的功能,因此必须在使用PID控制器时才有效。节能控制和分级控制可以一起使用。节能控制和分级控制一起使用时,要注意以下两点:

    1) 如果分级控制中还有运行中辅助电机时,不会进入节能状态,只有在只剩变频电机运行时才会进入节能状态;

    2) 当使能了节能控制时,启动变频后必须在PID的偏差大于P2392时变频器才有输出,否则会一直保持在节能状态。

    参考文档:

    MM430的节能控制

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    MM430旁路功能

    MICROMASTER 430变频器的旁路功能用于将电机在变频器供电和工频供电之间切换。利用变频器的继电器输出控制两个线路上互锁的接触器。切换条件有3种:变频器故障时切换,输出频率达到某值时切换,由外部信号控制切换。下图是旁路控制电路的一个例子:

    参考文档:

    M430 变频器旁路控制的实现

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    MM440动能缓冲

    MICROMASTER 440变频器的动能缓冲功能可以缓冲短暂的电源故障,例如电源电压闪落或断时中断。需要注意:动能缓冲功能只适用于大惯量负载应用中,例如风机应用。当系统发生电源故障时变频器降低输出频率让电机工作于发电状态,能量从电机回馈到变频器中维持直流母线电压,使变频器不会出现欠电压故障而跳闸。设置P1240=2或3可以激活MM440动能缓冲功能。

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    MM440负荷分配

    在多电机传动中,机械耦合情况下,通常需要电机同步运行,但电机的同步并不能保证负载的平均分配,有可能会出现电机出力不均的情况,甚至一台电机被另外一台电机拖动的情况。如果电机出力不均,可能损坏负载,对于驱动器而言,很容易造成出力大的变频器报过电流故障,被反拖的变频器报过电压故障。常见的负荷平衡的解决方案有以下几种:

    1. 主从控制(速度-转矩),主变频器工作在速度控制方式下,从变频器工作在转矩控制方式下其转矩给定为主变频器的实际转矩输出。

    2. 主从控制(速度-速度),主变频器与从变频器工作在速度控制方式下,设置从变频器的速度略高于主变频器,使从变频器的速度达到饱和状态,用主变频器的实际输出力矩作为从变频器的转矩上限。

    3. 特性软化功能,Droop功能是实现负荷分配的另一种方法,控制方法是变频器都工作在速度控制方式下,当某台电机负载过大,将其特性软化,即自动减小速度给定,力矩越大速度给定减小越多,目的是减小其出力,使各电机负荷分配均衡。参数P1492=1使能特性软化功能。

    插头与终端电阻在Profibus通讯中有着非常重要的作用,它们使用起来非常简单,没有很多复杂的设置;但是正是由于使用简单,使得很多工程师在使用当中忽略了一些细节,导致很多通讯问题。

    1 Profibus插头的结构与简单用法

    图1Profibus插头结构




     

    这是常见的Profibus插头,如果我们有A、B两个站点要做Profibus通讯,应该如何连接插头呢?因为总线上只有两个站,显然终端电阻都要打到ON位置。那么插头上的接线是否要一进一出呢。

    图2 两个DP站点的连接

    正确的做法是两个插头都连接进线端。因为终端电阻与插头的出线端是2选1的。终端电阻打ON,进线端连接终端电阻,断开与出线端的连接;终端电阻打OFF,进线端断开与终端电阻的连接,连接出线端。

    2常见的Profibus总线连接

    图3 主站在总线一端点

    一般的Profibus总线连接方法,主站位于总线的一端,终端电阻打ON。

    然后依次连接后面的站点,中间的站点终端电阻打OFF,总线后面的站点终端电阻打ON。西门子接头6ES7972-0BA52-0A0

    有时候由于现场设备分布的原因,主站也可以安装在Profibus总线的中间,具体做法如图4所示。

    终端电阻打ON的设备不能断电,如图5所示Profibus插头上除了220欧的终端电阻以外还有两个390欧的偏置电阻,并且偏置电阻上必须连接电源。

    如果终端设备需要经常断电维护,或者终端设备只有接线端子而没有9针D型插座,就需要使用有源终端模块作为Profibus总线的终端(6ES7 972-0DA00-0AA0)。

    如果Profibus电缆不够长,需要把两根电缆接起来,不能简单的把两根铜芯拧起来,因为这样会破坏电缆的特征阻抗,可能会导致通讯问题。总线好的接头来连接两根需要接起来的电缆。

    3 RS485中继器的终端电阻使用方法

    Profibus通讯电缆的总线大长度取决于通讯的波特率,如果电缆过了所能通讯的总线大长度,就需要使用RS485中继器来延长通讯距离。

    技术数据

    Artikelnummer 6ES7972-0BB12-0A0

    产品类型名称 PROFIBUS 总线连接插头,RS485,螺栓,带 PG 插孔,90°

    产品描述 PROFIBUS 总线连接插头,RS485,螺栓,带 PG 插孔,90°

    SIMATIC DP, 总线连接器,用于PROFIBUS,高达12 MBIT/S,90度出线电缆(W X H X D):15.8 X 54 X 34 MM,端接电阻,带隔离

    应用适宜性 用于连接 PROFIBUS 设备和 PROFIBUS 总线电缆

    传输速率

    传输率 / PROFIBUS DP 时 9.6 kbit/s ... 12 Mbit/s

    接口

    电气连接数量

    适用于 PROFIBUS 导线 2

    用于网络组件和终端设备 1

    电气连接规格

    适用于 PROFIBUS 导线 螺栓

    电气连接规格 / FastConnect 不

    机械数据

    终端电阻规格 集成电阻组合并可通过滑动开关接通。

    材料 / 外壳的 塑料

    结构、尺寸和重量

    宽度 15.8 mm

    高度 64 mm

    深度 35.6 mm

    净重 10 g

    许可的环境条件

    环境温度

    运行期间 0 °C

    存放期间 -40 ... +70 °C

    运输期间 -40 ... +70 °C

    防护等级 IP IP20

    产品特点、功能、组件 / 概述

    产品特点

    不含硅 是的

    产品组件

    PG 连接插座 是的

    应力释放装置 是的

    标准、规范、许可

    资格

    与 RoHS 一致 是的

    UL 许可证 是的西门子接头6ES7972-0BA52-0A0

    西门子网卡及电缆

    6ES7 972-0CB20-0A0 西门子USB接口编程适配器(USB接口编程电缆)

    6ES7 972-0CB35-0A0 西门子TS适配器II 用于调制解调器远程服务

    6ES7 972-0CC35-0A0 西门子TS适配器II 用于ISDN 远程服务

    6GK1 561-1AA01 西门子CP5611网卡(PCI总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP)

    6GK1 551-2AA00 西门子CP5512网卡(PCMCIA总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP,笔记本电脑用,32BIT)

    6GK1 561-3AA01 西门子CP5613网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站)

    6GK1 561-3FA00 西门子CP5613光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站

    6GK1 561-4AA01 西门子CP5614网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/从站)

    6GK1 561-4FA00 西门子CP5614光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/从站)

    6GK1562-1AA00 西门子CP5621通讯卡 货期8周

    6GK1571-1AA00 西门子CP5711卡 USB接口 和9针插口

    6FX800开头 西门子是动力电缆跟信号电缆

    6XV1 840-2AH10 西门子4芯电缆 网线

    6FC5210-0DF22-2AA0 西门子PCU50

    6XV1 830-0PBH30 西门子TD / OP 与 S5-90U 至 -155U 的电缆 6XV1 440-2A

    6XV1 830-0EH10 西门子PROFIBUS通讯电缆

    6XV1 830-3EH10 西门子西门子拖缆

    6XV1 830-0AH10 西门子DP电缆

    6XV1 820-5AH10 西门子光纤电缆(米)

    6XV1 820-5BH50 西门子光纤电缆 含BFOC (5米)

    6XV1 820-5BT10 西门子光纤电缆 含BFOC (100米)

    6GK1 901-0DA20-0AA0 西门子BFOC接头(每包20只)

    6ES7 901-0BF00-0AA0 西门子5米MPI电缆 9针插头 PLC通讯电缆

    6ES7 901-1BF00-0A0 西门子RS232电缆

    西门子链接模板

    6GK1 415-2AA01 西门子DP-AS-i 网关 IP20

    6GK1 415-0AA01 西门子DP-EIB 网关

    6ES7 158-0AD01-0A0 西门子DP/DP 耦合器 

    6ES7 157-0AC83-0A0 西门子DP/PA 耦合器 ,非本安区

    6ES7 157-0AD82-0A0 西门子DP/PA 耦合器 ,本安区

    6XV1 830-5EH10 西门子PROFIBUS FC 过程电缆( 易爆区 )

    6XV1 830-5FH10 西门子PROFIBUS FC 过程电缆( 非易爆区 )

    6ES7 195-7HF80-0A0 西门子DP/PA耦合器有源总线单元

    6GK1 905-0AA00 西门子SpliTConnect分接头(10件)

    6GK1 905-0AD00 西门子SpliTConnect终端(Ex)(5件)

    6GK1 905-0AB10 西门子SpliTConnect M12输出端(5件)

    6GK1 905-0AC00 西门子SpliTConnect 耦合器(10件)

    西门子总线连接器

    6GK1 905-6AA00 西门子快速剥线工具6ES7972-0CB20-0A0

    6ES7 972-0BA50-0A0 西门子快速连线网络接头(不带编程口)升级:6ES7972-0BA52-0A0

    6ES7 972-0BB50-0A0 西门子快速连线网络接头(带编程口)升级:6ES7972-0BB52-0A0

    6ES7 972-0BA12-0A0 西门子90度网络接头(不带编程口)

    6ES7 972-0BB12-0A0 西门子90度网络接头(带编程口)

    6ES7 972-0BA41-0A0 西门子35度网络接头(不带编程口)升级为:6ES7 972-0BA42-0A0

    6ES7 972-0BB41-0A0 西门子35度网络接头(带编程口)升级为:6ES7 972-0BB42-0A0

    6GK1 500-0EA02 西门子无角度网络接头(不带编程口)

    6GK1 500-0FC00 西门子无角度快速连线网络接头(不带编程口)

    网络部件

    6ES7 972-0AA01-0A0 西门子12M PROFIBUS 中继器 IP20

    6ES7 972-0AB01-0A0 西门子12M PROFIBUS 诊断中继器

    6ES7 972-0DA00-0AA0 西门子有源终端元件

    6ES7 972-4AA02-0A0 西门子电源导轨辅助装置 导轨信号放大器

    6GK1 500-3AA00 西门子光纤总线端子OBT

    6GK1 503-0AA00 西门子红外线链接模块 ILM

    6GK1 503-3CA00 西门子PROFIBUS OLM/P12 (1个RS485接口,两个BFOC)

    6GK1 503-2CB00 西门子PROFIBUS OLM/G11 (1个RS485接口,两个BFOC)

    6GK1 503-3CB00 西门子PROFIBUS OLM/G12 (1个RS485接口,四个BFOC)

    6GK1 503-3CC00 西门子PROFIBUS OLM/G12-1300 (1个RS486接口,四个BFOC)

    6ES7 181-0AA01-0AA0 西门子BT200 硬件测试装置

    6ES7 193-8MA00-0AA0 西门子BT200 记录软件套装 Win95/98/NT

    6ES7 193-8LA00-0AA0 西门子充电器 BT200 230V

    6ES7 193-8LB00-0AA0 西门子充电器 BT200 110V

    西门子工业以太网

    西门子网卡及电缆:

    6GK1 161-3AA01 西门子CP1613网卡(以太网10M/100M自适应,PCI总线硬卡)

    6GK1 161-2AA00 西门子CP1612网卡(以太网10M/100M自适应,PCI总线)

    6GK1 161-6AA00 西门子CP1616网卡(32位,33/66M,4个接口,PCI总线)

    6GK1 151-2AA00 西门子CP1512网卡(10M/100M以太网,PCMCIA笔记本用)

    6GK1 151-5AA00 西门子CP1515网卡(11M无线以太网,PCMCIA笔记本用)

    6GK1 611-0TA01-1DV0 西门子MOBIC T8 V1.2

    6XV1 850-0AH10 西门子ITP标准工业以太网通讯电缆 (米)

    6XV1 850-0BT10 西门子ITP标准工业以太网电缆 (100米) 9/15

    6XV1 850-0BN15 西门子ITP标准工业以太网电缆 (15米) 9/15

    6XV1 870-3QN10 西门子TP转接软线RJ45/RJ45,10米

    6XV1 850-0BH20 西门子ITP标准工业以太网电缆 (2米) 9/15

    6XV1 840-2AH10 西门子FC标准工业以太网通讯电缆 (米)

    6XV1 850-2LN10 西门子TP转接软线15/RJ45,10米

    6XV1 850-2GN10 西门子TP转接软线RJ45/RJ45,10米

    6XV1 850-2JN10 西门子TP转接软线9/RJ45,10米

    6XV1 850-2HN10 西门子TP XP 转接软线RJ45/RJ45,10米

    6GK1 901-1FC00-0AA0 西门子FC引出插座RJ45

    西门子SCALANCE X005入门级交换机

    6GK5 005-0BA00-1AA3 西门子X005(五个RJ45口)

    6GK5 005-0BA00-1CA3 西门子X005(五个RJ45口),工作温度-40至70摄氏度

    西门子SCALANCE X100非网管型交换机

    6GK5 104-2BB00-2AA3 西门子X104-2(四个RJ45口,两个BFOC)

    6GK5 106-1BB00-2AA3 西门子X106-1(六个RJ45口,一个BFOC)

    6GK5 108-0BA00-2AA3 西门子X108(八个RJ45口)(星型连接)

    6GK5 112-2BB00-2AA3 西门子X112-2(12个RJ45口,2个BFOC)

    6GK5 116-0BA00-2AA3 西门子X116(16个RJ45口)(星型连接)

    6GK5 124-0BA00-2AA3 西门子X124(24个RJ45口)(星型连接)

    西门子SCALANCE X200网管型交换机 

    6GK5 204-2BB00-2AA3 西门子X204-2(四个RJ45口,两个BFOC,PROFINET)

    6GK5 206-1BB10-2AA3 西门子X206-1(六个RJ45口,一个BFOC,PROFINET)

    6GK5 208-0BA10-2AA3 西门子X208(八个RJ45口,PROFINET)

    6GK5 208-0HA00-2AA6 西门子X208PRO (八个RJ45口,防护等级:IP65)

    6GK5 216-0BA00-2AA3 西门子X216(16个RJ45口,PROFINET)

    6GK5 224-0BA00-2AA3 西门子X224(24个RJ45口,PROFINET)

    6GK5 204-0BA00-2BA3 西门子X204IRT (四个RJ45口)

    6GK5 202-2BB00-2BA3 西门子X202-2IRT (二个RJ45口,两个BFOC)

    西门子接头6ES7972-0BA52-0A0

    --


    用于PROFIBUS 的 RS485 总线连接器,可用于连接 PROFIBUS 节点或 PROFIBUS 网络部件到PROFIBUS 总线电缆。用于将 PROFIBUS 节点连接到 PROFIBUS 总线电缆安装方便FastConnect 插头采用绝缘刺破连接技术,可确保极短的组装时间集成端接电阻 (6ES7 972-0BA30-0A0 中不具有)通过带 Sub-D 接口的连接器可以连接编程器,无需额外安装络节点


    DP总线连接器可直接插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 网络组件的 PROFIBUS 接口(9 针 Sub-D 接口)中。可使用 4 个端子在插头中连接进入和离开的 PROFIBUS 电缆通过从外部清晰可见的便于接触的开关以连接总线连接器中集成的总线端接器(不适用于 6ES7 972-0BA30-0A0)。在此过程中,连接器中的进线和出线总线电缆是分开的(隔离功能)必须在 POFIBUS 网段的两端进行这种连接。

    CP 5611 可在不同的软件包下操作,并且允许用户通过 PROFIBUS 和 多点式接口 (MPI) 执行编程设备功能和个人电脑的功能每一台编程器 / 个人电脑只能使用一个 CP同样,每一台 CP 也只能使用一个协(PROFIBUS DP、S7 通信或者 FDLCP 5603 作为 PROFIBUS DP 主站运行,它将过程影象(输入数据、输出数据和诊断数据)存储在双端口 RAM 内(CP 的存储区)CP 5603 的硬件独立执行与 PROFIBUS 从站的高性能数据交换。用户直接访问双端口 RAM。从站的过程数据是一致性的,即用户从一个相同的循环周期中得到数据。DP- 和 HARDNET-PB DP 软件的并行运行是不允许的。

    该软件保证 SIMATIC S5/S7(SIMATIC S5-95U 除外)控制器通过与 STEP5/STEP7 连接的 PROFIBUS 编程。安装 CP 5603(DP-)后可以进行于 CP 5603 的编程器/OP 通讯。 无需另外的软件包开放式通讯(发送/接收,于 FDL 接口安装好 CP 5603(DP-)之后就可以进行发送/接收(FDL 接口),可提供数据传输、诊断和管理服务。无需另外的软件包用于实现 S7 通信的软件(HARDNET-PB S7)SIMATIC S7系统部件经过S7通讯相互进行通讯。 S7 编程接口使 PG/PC 应用程序得以存取 SIMATIC S7 系统的部件的入口。 存取SIMATIC S7数据既方便又灵活。

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