西門子蘇州市中國總代理商西門子蘇州市中國總代理商

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  西門子電纜代理商前言

  PROFIBUS的優(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）。

  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)，是一個令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時多主網(wǎng)絡(luò)。

  1．PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)

  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PROFIBUS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(shè)備安裝要點(diǎn)：全部設(shè)備均與總線連接；每個分段上多可接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(yùn)行不發(fā)生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)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(shè)備投入運(yùn)行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜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，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰，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，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 bbbb）。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(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間間隔中，任何一個站點(diǎn)要有足夠的時間來完成通信任務(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(jìn)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(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(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理。

  （1）PROFIBUS-DP基本特征

  采用RS-485雙線、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)和可。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)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(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，即一個站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障；通道診斷操作，即一個單獨(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)

  在同一總線上多可連接126個站點(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)。

  

  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)備在一個預(yù)先設(shè)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DP電纜總代理商
  產(chǎn)品介紹：
  用于不同應(yīng)用區(qū)域的不同類型（例如，地下電纜、拖曳電纜、危險區(qū)域（Zone 1 和 Zone 2））
  雙層屏蔽，抗干擾性能好
  阻燃總線連接電纜（不含鹵素）。
  由于電纜上印有以米表示的長度標(biāo)記，因此易于確定長度
  UL 認(rèn)證
  優(yōu)點(diǎn)：由于特殊的總線電纜，有很廣的應(yīng)用范圍。
  由于使用了雙層屏蔽電纜和集成式接地技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾功能。
  采用 FastConnect （快速連接） 電纜，連接器連接簡單又快速，從而節(jié)省了時間。
  產(chǎn)品中不含硅硐，因此特別適用于汽車工業(yè) （如上釉線）
  應(yīng)用領(lǐng)域：
  為了構(gòu)建 PROFIBUS DP 網(wǎng)絡(luò)，提供有不同類型的電纜，可滿足不同類型應(yīng)用的要求。一般地，應(yīng)該使用所列出的電纜。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的詳細(xì)信息，請參見 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)手冊。
  UL 認(rèn)證
  用于網(wǎng)絡(luò)電纜的 UL 列表（安全標(biāo)準(zhǔn)）對于美國和加拿大市場尤為必需。根據(jù)電纜敷設(shè)在建筑物中位置來決定適當(dāng)?shù)恼J(rèn)證要求。這適用所有電纜，這些電纜從一個機(jī)器敷設(shè)到一遠(yuǎn)程控制柜，位于電纜架上并保護(hù)著建筑物。通過 UL 認(rèn)證的電纜在其名稱后面附加字母“GP”（通用）。 
  Ex認(rèn)證
  用于本質(zhì)安全 PROFIBUS DP 應(yīng)用的電纜在其名稱后面附加字母“IS”（本質(zhì)安
  西門子PROFIBUS-DP總線電纜6XV1830-0EH10其它介紹：
  1．借助于其雙屏蔽層，尤其適用于安裝在易受電磁干擾的工業(yè)環(huán)境中
  2．通過總線終端的接地觸點(diǎn)的外包層，可實(shí)現(xiàn)接地的連續(xù)性
  3．按米銷售
  4．當(dāng)連接各站時，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車制造業(yè)）下運(yùn)行應(yīng)使用帶屛蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。
  5．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。另外建議數(shù)據(jù)線必須與高壓線隔離。
  6．超過500Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時應(yīng)避免使用短截線段，應(yīng)使用市場上現(xiàn)有的插頭可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線插頭可在任何時候接通或斷開而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。