西门子6XV1830-5FH10

西门子6XV1830-5FH10

一个正规的RS-485网络使用终端电阻和偏置电阻。在网络连接线非常短、临时或实验室测试时也可以不使用终端和偏置电阻。

终端电阻：在线型网络两端（相距远的两个通信端口上），并联在一对通信线上的电阻。根据传输线理论，终端电阻可以吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。两个终端电阻并联后的值应当基本等于传输线在通信频率上的特性阻抗 偏置电阻：偏置电阻用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证"0"、"1"信号的可靠性

西门子的PROFIBUS网络连接器已经内置了终端和偏置电阻，通过一个开关方便地接通或断开。终端和偏置电阻的值*符合西门子通信端口和PROFIBUS电缆的要求。

合上网络中网络插头的终端电阻开关，可以非常方便地切断插头后面的部分网络的信号传输。

与其他设备通信时（采用PROFIBUS电缆），对方的通信端口可能不是D-SUB9针型的，或者引脚定义*不同。如西门子的MM4x0变频器，RS-485通信口采用端子接线形式，这种情况下需要另外连接终端电阻，西门子可以提供一个比较规整的外接电阻。对于其他设备，可以参照《S7-200系统手册》上的技术数据制作。

 西门子网络插头中的终端电阻、偏置电阻的大小与西门子PROFIBUS电缆的特性阻抗相匹配，强烈建议用户配套使用西门子的PROFIBUS电缆和网络插头。可以避免许多麻烦。

记住联网的格言：你糊弄它，它就糊弄你！

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

图3所示的是一般的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，面的站点终端电阻打ON。

图4 主站在总线中间

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。

图5 终端电阻和偏置电阻

概述

用于不同应用区域的不同类型（例如，地下电缆、拖曳电缆、***区域（Zone 1 和 Zone 2））

双层屏蔽，抗干扰性能好

阻燃总线连接电缆（不含卤素）。

由于电缆上印有以米表示的长度标记，因此易于确定长度

UL 认证

优势

由于特殊的总线电缆，有很广的应用范围。

由于使用了双层屏蔽电缆和集成式接地技术，网络具有抗干扰功能。

采用 FastConnect （快速连接） 电缆，连接器连接简单又快速，从而节省了时间。

产品中不含硅硐，因此特别适用于汽车工业 （如上釉流水线）。

应用

为了构建 PROFIBUS DP 网络，提供有不同类型的电缆，可满足不同类型应用的要求。一般地，应该使用所列出的电缆。有关网络组态的详细信息，请参见 PROFIBUS 网络手册。

UL 认证

用于网络电缆的 UL 列表（安全标准）对于美国和加拿大市场尤为必需。根据电缆敷设在建筑物中位置来决定适当的认证要求。这适用所有电缆，这些电缆从一个机器敷设到一远程控制柜，位于电缆架上并保护着建筑物。通过 UL 认证的电缆在其名称后面附加字母“GP”（通用）。

Ex认证

用于本质安全 PROFIBUS DP 应用的电缆在其名称后面附加字母“IS”（本质安全）

设计

屏蔽的双绞电缆，圆形截面

所有 PROFIBUS 总线电缆的特点：

因为双屏蔽作用，这些电缆特别适合用于易受电磁干扰的工业环境中。

通过总线电缆外皮和总线端子上的接地端子，能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

全新的快速连接（FC）总线电缆为径向对称设计，可使用剥线工具。以此，可以快速、简便地安装总线接头。

PROFIBUS FC 标准电缆GP:

标准总线电缆专门为快速安装而设计的

PROFIBUS FC 标准电缆 IS GP：

具有特殊设计的标准总线电缆，用于快速安装本质安全分布式 I/O 系统

PROFIBUS FC 快速连接高强度电缆：

专门设计用于腐蚀环境和苛刻机械负荷条件

PROFIBUS FC 食用电缆：

该种电缆使用 PE 外套材料，因此适用于食品和***行业。

PROFIBUS FC 接地电缆：

于地下敷设。它不同于装备有附加外套的 PROFIBUS 总线电缆

PROFIBUS FC软电缆

柔性（绞合导线）、无卤素总线电缆，带聚氨酯护套，可偶然移动

PROFIBUS FC 拖缆:

于在拖缆中强制运动控制的总线电缆，例如在连续运动的机器部件中（绞合导线）

PROFIBUS FC FRNC 电缆：

双芯屏蔽，阻燃设计，无卤总线电缆，有一个共聚物外壳 FRNC（阻燃无腐蚀）

不采用快速连接技术的总线电缆（取决于结构类型）

PROFIBUS 彩色电缆:

软总线电缆（成束线），用于花彩线。

用于圆电缆，推荐用于电缆运输车模式

PROFIBUS 扭转电缆

高度灵活用总线电缆：

用于移动机器部件的拖缆（绞线）

（在长 1 m电缆上能至少扭转 500 万次，± 180º)

PROFIBUS 混合电缆 GP:

适合拖曳的坚固混合电缆，带有两条用于数据传输的铜导线和两条用于 ET 200pro 的电源的铜导线

SIENOPYR FR 船用电缆

无卤素、抗踩压、阻燃、经过船级社认证的光纤电缆，可安装在船甲板及船舱内。按米销售

更多信息

安装说明

总线电缆按米销售。如果总线段必须由两部分装配（例如 >1000 m 段长），可使用外套（低电阻连接导线，在更广泛的区域内连接屏蔽）。

FastConnect

使用 FastConnect 剥线工具，可以一下剥去新的快速连接电缆外皮并获得***的长度。

用这种方法能快速、方便地将总线接头（除了 6ES7 972-0BA30-0XA0 外）连接到总线电缆。

迁移至离散式自动化技术

多年以来，PROFIBUS 已经成功地建立了机床和设备的现场总线，并广泛地使用了信息技术领域的以太网技术和工业领域中的 PROFINET 技术。当今生产性系统缺少了这些系统中的任意一个都是无法想像的。

针对从 PROFIBUS 至分离式自动化技术中的 PROFINET 或者工业以太网的迁移，西门子公司推出一种解决方案，该解决方案可以使用现有两线布线实现以太网通信。

下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。

1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）

这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。

基金会现场总线采用标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。

2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）

早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO标准组织制定为标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。

西门子DP总线产品特点：

  西门子DP总线是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术[2-3],可实现现场级到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案[4].ProfiBus系列由ProfiBus-DP/FMS/PA三个兼容部分组成。其中ProfiBus-DP和PA的特点如下[1,5]:

西门子DP总线是适用于自动控制系统与分散I/O 之间的高速通信；可取代24 V 或4~20 mA 的串联式信号传输；使用RS 485传输技术或光纤媒体。

西门子DP总线是专为过程自动化设计；可将变送器和执行器连接到一根公共总线，可用于本质安全领域；数据传输采用扩展的ProfiBus-DP协议，还具有PA行规。

本文将采用ProfiBus-DP和ProfiBus-PA通信协议来构建过程控制系统。

2 系统架构

本过程控制系统用于模拟对工业现场液位、温度等信息的采集、处理，PID 控制和控制工艺流程的实时监控。系统通过西门子DP总线进行数据传输和交换，采用MPI通信方式与上位机进行通信和远程控制，从而使整个控制系统实现网络化和数字化。控制系统结构图如图1所示。

系统主要包含上位监控机、CPU、以太网通信模块、DP链路、分布式I/O和变频器DP从站、温度和压力变送器、阀门定位器、电磁流量计等。CPU 采用Siemens 的S7300 315-2 DP,既具有多点通信功能的MPI 接口，又具有ProfiBus-DP通信功能[6].

3 系统组态

3.1 硬件组态

针对西门子S7-300 PLC 来说，其硬件组态是通过Step7 软件来实现的。组态过程主要包括以下几个步骤。

（1）新建项目

新建项目时需选择好存储路径和项目名称。

（2）添加工作站

右键点击新建的站点名字，选择插入SIMATIC300 Station.

（3）硬件配置[7]

双击Hardware 进入硬件配置界面，从右侧硬件列表中拖入机架，并按实际机架上模块的顺序依次添加电源、CPU（315-2DP）、AI/AO模块。DP/PA bbbb等。根据每个测试系统的不同，有选择的在PA层挂入变频器、流量计、变送器和电磁阀等对象。图2是组态完的结果。

c

PLC 程序主要包含主程序块，故障诊断组织块，功能函数块FB41（连续控制PID），DB数据块。FB41函数块的参数设置是程序编写的重点，主要针对MAN_ON、PVPER_ON、PV_FAC、PV_OFF、LMN_FAC、LMN_OFF、SP_INT、LMN_PER 等参数进行设置。具体的定义和设置要求可通过查阅帮助文件来获取。

3.2 通信组态

在Step7 软件的option 选项里选择Set PG/PC Inter-face,把通信协议改为CP5611（MPI），点击“Diagnostics”

按钮进入测试页面。点击“Test”按钮显示正常，然后点击“Read”按钮读到PLC地址为2表示通信成功。

软硬件均编译通过后，即可下载进PLC.

西门子DP总线产品功能介绍：

西门子6XV1830-5FH10​总线连接器 概要：

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 972-0BA30-0XA0 中不具有) 通过带 Sub-D 接口的连接器可以连接编程器，无需额外安装网络节点

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。

提供有各种类型的总线连接器，可优化用于连接的设备：

总线连接器具有轴向电缆引出线（180°），可用于如 PC 和 SIMATIC HMI OP，传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的总线端接电阻 带垂直电缆引出线的总线连接器（90°）；

这种接头采用垂直电缆引出线（有或没有编程器接口），数据传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的终端电阻。传输速率为 3、6 或12 Mbit/s 时，在带编程器接口的总线接头和编程器之间，需要使用 SIMATIC S5/S7 连接电缆。

有 30°电缆引出线的总线接头（经济型），无编程器接口，数据传输速率大为 1.5 Mbit/s，无集成的总线端接电阻。 PROFIBUS 快速连接 RS485 总线接头（90°或 180°电缆引出线），传输速率大为 12Mbit/s，采用绝缘刺破技术可实现快速简单安装（用于硬线和软线）。

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，可以连接总线连接器中集成的总线端接器（不适用于 6ES7 972-0BA30-0XA0）。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）。