西门子双芯拖缆
西门子核心分销商
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SIEMENS 上海努实自动化控制设备有限公司
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公司主营：数控系统,S7-200PLC S7-300PLC S7-400PLC S7-1200PLC 6ES5 ET200 人机界面,变频器,DP总线,MM420 变频器MM430 变频器MM440 6SE70交流工程调速变频器6RA70直流调速装置 SITOP电源,电线电缆,数控备件,伺服电机等工控产品
创新工业，知其道，用其妙。
西门子总线电缆分为6XV1830-0EH10通讯屏蔽网线 / 6XV1830-3EH10可拖拽软线
以下2种电缆均为德国进口电缆，全新原装产品，罚十。质量保证一年！
型号：6XV1830-0EH10
SIMATIC NET, PROFIBUS 快速标准电缆 GP, 2 芯, 屏蔽, 为快速安装而特殊设计，较大长度: 1000m, 小订购数量: 20m, 按米销售
型号：6XV1830-3EH10
SIMATIC NET, PROFIBUS FC 拖缆, PROFIBUS 拖缆, 较大加速度:4 m/s2, 至少 3 百万次 弯曲次数，弯曲半径： 约 120mm，双芯屏蔽线，按米销售，较大长度: 1000m, 小订购量: 20 m
产品简介：
西门子PROFIBUS电缆6XV1830-OEH10
可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）简要介绍
可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。
随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。
可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。
可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。
1．中央处理单元（CPU）
CPU作为整个PLC的核心，起着指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。
2．存储器（RAM、ROM）
存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。
3．输入输出单元（I/O单元）
I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。
4．电源
PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。
5．编程器
编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。
和西门子DP通讯电缆配套使用的中继器型号为6ES7972-0AA01-0A0，解决信号衰减问题
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）。
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第7层 （应用层） |
DP设备行规 |
FMS设备行规 |
PA设备行规 |
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基本功能 扩展功能 |
基本功能 扩展功能 |
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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) |
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第3～6层 |
（并没有省略） |
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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 |
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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）。因此这里我们从基本的网络硬件着手，介绍PROFIBUS的网络连接方式。
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。
PROFIBUS接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口，其管脚定义为：
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。
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。
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，大电缆长度为1.2km 。对1500 kbits/s的速度，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：
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电缆参数 |
A型 |
B型 |
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阻抗 |
135Ω-165Ω (f=3到20MHz) |
100Ω-130Ω (f>100kHz) |
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电容 |
<30pF/m |
<60pF/m |
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电阻 |
≤110Ω/Km |
- |
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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大长度
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波特率 [kbit/s] |
9.6~93.75 |
187.5 |
500 |
1500 |
3000~12000 |
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A型电缆 长度（m） |
1200 |
1000 |
400 |
200 |
100 |
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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，外面是紫色的外皮（图1）。
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：
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）。
图3 PROFIBUS快速剥线工具
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）。
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
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
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。
PROFIBUS插头用于连接PROFIBUS电缆和PROFIBUS的站点（图8）。
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）
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。
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）。
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）。
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）。
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。
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，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。
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 和 A1’ / B1 ‘ 接口是网段1的一个PROFIBUS接口，A2/B2 和 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
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，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
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。
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端时，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。
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
