西门子35度PROFIBUS网络接头 西门子35度PROFIBUS网络接头
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产品介绍:
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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°)可用如PC和SIMATICHMIOP,传输速率高达12Mbit/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12Mbit/s,带集成的终端电阻。传输速率为3、6或12Mbit/s时,在带编程器接口的总线接头和编程器之间,需要使用SIMATICS5/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,数据传输速率较大为1.5Mbit/s,无集成的总线端接电阻,,PROFIBUS**连接RS485总线接头(90°或180°电缆引出线),传输速率较大为12Mbit/s,采用绝缘刺破技术可实现**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PROFIBUS接口(9 针SubD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6ES7972-0BA30-0xA0),,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)必须在PROFIBUS 网段的两端进行这种连接。适用于宽温度范围(25 °C 至 +60 °C)并具有优异防恶劣环境性能(覆膜涂层)的SIPLUS模块软总线电缆不适用于这种接头,当DP接口占用时,不能使用 MPI/DP接口:在分配了IFM2接口时.不能与IFM1接口结合
使用。西门子DP总线连接器/代理,DP总线连接器适用于宽温度范围(-25 °C 至 +60 °C)并具有优异防恶劣环境性能(覆膜涂层)的SIPLUS模块2)软总线电缆不适用于这种接头,西门子DP总线连接器/代理由于其连接方法**简捷,可**调试因采用冗余网络拓扑结构,具有高可用性采用简单有效的信令概念,持续监控网络部件,通过工厂范围内的时钟控制,可实现整个工厂范围内基于时间的准确事件分配由于现有网络容易扩展,且无任何不利影响,具有高度灵活性是系统范围内实现联网的基础(垂直集成)是PROFINET的基础由于在必要时可通过交换技术获得扩展性能,以太网的通讯性能几乎不受限制可实现不同应用领域的联网,例如办公环境与生产环境用于苛刻工业环境的网络部件通过具有RJ45技术的 FastConnect 电缆接线系统进行**本地组装通过高速冗余和冗余电源实现故障安全网络通过持续的兼容性,开发而获得投资保护因具有接口选件,可通过WAN(广域网)并使Internet 服务实现公司范围内的通讯通过SCALANCEW,西门子公司的IWLAN(工业无线局域网)为无故障地连接具有可靠无线通讯功能的移动站提供了基础工业无线局域网(IWLAN)的数据储备**漫游,用于不同网络接入点间移动站的**传播通过采用西门子 SCALANCES和SOFTNET 安全客户端的安全概念,能够保护网络与数据控制层上大量数据的千兆通讯,如 WinCC,web应
用程序,,多媒体应用程序等,西门子DP总线连接器/代理PROFINET基于工业以太网,PROFINET实现了现场设备(IO 设备)与控制器(IO控制器)的直接通讯,并可提供运动控制应用等时驱动控制解决方案。通过组件的工程与组态(基于组件的自动化),PROFINET还支持分布式自动化系统。 -
总线连接器
6ES7 972-0BA52-0A0 90 度电缆出线
6ES7 972-0BB52-0A0 90 度电缆出线
6ES7 972-0BA50-0A0 **连线网络接头(不带编程口)
6ES7 972-0BB50-0A0 **连线网络接头(带编程口)
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 972-0BA42-0A0 代替34.35
6ES7 972-0BB42-0A0 DP, 总线连接
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**连线网络接头(不带编程口)
【产品安装示意图】
【产品功能】
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用于将 PROFIBUS 节点连接到 PROFIBUS 总线电缆
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安装方便
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FastConnect 插头采用绝缘刺破连接技术,可确保极短的组装时间
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集成端接电阻 (6ES7 972-0BA30-0A0 中不具有)
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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
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Area of application
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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。
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Design
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提供有各种类型的总线连接器,可优化用于连接的设备:
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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
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带垂直电缆引出线的总线连接器(90°);
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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。
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有 30°电缆引出线的总线接头(经济型),无编程器接口,数据传输速率为 1.5 Mbit/s,无集成的总线端接电阻。
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PROFIBUS **连接 RS485 总线接头(90°或 180°电缆引出线),传输速率为 12Mbit/s,采用绝缘刺破技术可实现**简单安装(用于硬线和软线)。
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Functions
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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。
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可使用 4 个端子在插头中连接进入和离开的 PROFIBUS 电缆。
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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 972-0BA30-0A0)。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)。
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必须在 PROFIBUS 网段的两端进行这种连接。
西门子网络连接器有编程口 【产品技术指导】
【产品资料】
6AG1500-0EA02-2AA0 SIPLUS NET PB ConNECTOR FOR -25 ... +60 DGR C AND MED baseD ON 6GK1500-0EA02 |
? |
6AG1972-0BA12-2XA0 SIPLUS DP PB ConNECTOR W R - 90 DEGREES CABLE OUTLET -25 ... +70 DEGREES C WITH ConFORMAL COATING baseD ON 6ES7972-0BA12-0A0 |
? |
6AG1972-0BB12-2XA0 SIPLUS DP PB-ConNECTOR M R - M PG - 90 DGR CABLE OUTLET -25 ... +70 DEGREES C WITH ConFORMAL COATING baseD ON 6ES7972-0BB12-0A0 |
6ES7972-0BA12-0A0 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 |
? |
6ES7972-0BA30-0A0 BUSANSCHLUSS-SIMATIC DP,总线连接器,用于PROFIBUS,带斜出线电缆,绝缘刺破连接装置(W X H X D)15 X 58 X 34 MM,高达1.5 MBIT/S,无 LAN端接电阻 |
6ES7972-0BA42-0A0 SIMATIC DP,总线连接器,用于 PROFIBUS UP,传输速率达 12 Mbit/s,带弯式电缆引出口,15.8 X 54 X 39.5 mm(宽 x 高 x 深),端接电阻器,带隔离功能,无编程器插口 |
6ES7972-0BA52-0A0 SIMATIC DP, 连接 PROFIBUS(高达 12Mbit/s)的总线连接器,90 度电缆出线,15.8 X 59 X 35.6 mm(W X H X D),IPCD TECHOLOGY **连接,无 PG 插 |
? |
6ES7972-0BA60-0A0 SIMATIC DP,总线连接器,用于PROFIBUS,高达12 MBIT/S,35度出线电缆(WX H X D):16 X 72.7 X 34 MM,IPCD **连接技术, |
6ES7972-0BA70-0A0 SIMATIC DP, BUS ConNECTOR FOR PROFIBUS UP TO 12 MBIT/S 90 DEGREE ANGLE CABLE OUTLET, 15.8 X 72.2 X 36.4 MM (WXHXD), IPCD TECHOLOGY FAST CONNECT, WITHOUT PG SOCKET |
6ES7972-0BB12-0A0 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 |
6GK1500-0FC10 PB FC RS 485 PLUG 180, PB-PLUG WITH FASTConNECT ConNECTOR AND AXIAL CABLE- OUTLET F. INDUSTRY PC, SIMATIC OP, OLM, TRANSMISSION RATE: 12 MBIT/S, TERMINATING RESISTOR WITH SERAR. FUNCTION, PLASTIC HOUSING |
6GK1500-0EA02 SIMATIC NET,PB 总线连接器,带有用于工业 PC,SIMATIC OP,OLM 的轴线电缆引出端;传输速率 12Mbit/s;带隔离功能的终端电阻 金属外壳 |
6ES7972-0BB70-0A0 SIMATIC DP,BUS ConNECTOR FOR PROFIBUS UP TO 12 MBIT/S 90 DEGREE ANGLE CABLE OUTLET, 15,8 X 72,2 X 36,4 MM (WXHXD), IPCD TECHOLOGY FAST CONNECT, WITH PG SOCKET |
6ES7972-0BB60-0A0 SIMATIC DP,总线连接器,用于PROFIBUS,高达12 MBIT/S,35度出线电缆(WX H X D):16 X 72.7 X 34 MM,IPCD **连接技术, |
西门子网络连接器有编程口
6ES7972-0BB52-0A0 SIMATIC DP, 连接 PROFIBUS(高达 12Mbit/s)的总线连接器,90 度电缆出线,15.8 X 59 X 35.6 mm(W X H X D),IPCD TECHOLOGY **连接,带 PG 插座 |
6ES7972-0BB42-0A0 SIMATIC DP, BUS ConNECTOR FOR PROFIBUS UP TO 12 MBIT/S WITH TILTED CABLE OUTLET, 15,8 X 54 X 39,5 MM (WXHXD), TERMINAT. RESIST. WITH ISOLAT. FUNCTION, WITH PG SOCKET |
其它介绍:
西门子35度PROFIBUS网络接头
PLC国产厂商的发展机会及应对策略
我国的工业发展及自动化应用水平与工业发达国家相比有几十年的滞后,按目前的经济形势分析,我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。基于中国经济稳定迅速增长的现状,今后若干年内中国PLC市场将保持持续高速增长。巨大的市场需求为发展PLC业务提供了难得的历史机遇,国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累,大力拓展PLC业务,使国产PLC早日成为中国PLC市场的主要参与者之一。
我们认为国产PLC厂商的发展机会在如下方面:
**,国内的制造业蓬勃发展以及城镇化推进所引发的大规模市政建设,为国产PLC的成长提供了肥沃的土壤;
第二,国内的开发工程师已经能掌握PLC的核心技术,在开发上不存在很多不可逾越的障碍;
第三,由于开发、制造成本的原因,国产的PLC比国外的PLC具有的成本优势,这是国外品牌短时间内无法达到的;
第四,国产PLC企业更了解国内的市场环境,更了解本土企业的需求,可以更贴近客户,并通过定制产品提供更有特色的方案,这也是国外的品牌短时间内无法做到的。
我们认为国产PLC厂商还应从如下方面努力:
**,贴近客户,充分了解客户需求,为客户提供有特色的方案,尽可能地为客户降低成本;
第二,严把质量关,保证产品的稳定性,赢得客户信任;
第三,通过培训、推广会等形式培养应用工程师群,让更多的人了解国产PLC、使用国产PLC、熟悉国产PLC;
第四,由于资金等方面的限制,可以先选取部分地区和部分行业作为重点推广区域,待稳定、发展之后再向全国推广。
西门子DP总线逐渐在工业现场推广,不少设备不但具有传统仪表的功能,而且还具备现场总线的功能、在DCS中,西门子DP总线被广泛应用。现场总线在使用中需要注意以下几个问题:
1)通信距离。西门子DP总线的通信距离一般有一定的要求,例如,PROFIBUS/DP在12Mbps速率时,采用标准电缆,可以达到200m,如果采用187.5kbps速率,可以达到1 000m。通信距离有两层含义,**个,是两个节点之间不通过中继器能够实现的距离,一般来说,距离和通信速率成反比;另一个,是整个网络**远的两个节点之间的距离。往往在厂家的介绍材料中对于此类的描述不够清楚,在实际使用中,必须考虑整个网络的范围,电磁波信号在电缆中传递是需要时间的,特别在—些高速的现场总线中,如果增大距离,就必须对一些通信参数进行修改;
2)线缆选择。现场的环境决定现场总线的通信速度和通信介质。一般而言,西门子DP总线线采用电信号传递数据,在传输的过程中不可避免地收到周围电磁环境的影响。大多数现场总线采用屏蔽双绞线。必须注意的是,不同种类现场总线要求的屏蔽双绞线可能是不同的。现场总线的开发者一般规定一种特制的线缆,在正确使用这种线缆的条件下才能实现规定的速率和传输距离。在电磁条件极度恶劣的条件下,光缆是合理的选择,否则局部的干扰,可能影响整个现场总线网络的工作;
3)隔离。一般来说,西门子DP总线的电信号与设备内部是电气隔离的。现场总线电缆分布在车间的各个角落,一旦发生高电压串入,会造成整个网段所有设备的总线收发器损坏。如果不加以隔离,高电压信号会继续将设备内部其他电路损坏,导致严重的后果;
4)屏蔽。西门子DP总线采用的屏蔽电缆的外层必须在一点良好接地,如果高频干扰严重,可以采用多点电容接地,不允许多点直接接地,避免产生地回路电流;
5)连接器。现场总线一般没有对连接器做严格的规定,但是如果处理不当,会影响整个系统通信。例如,现场总线一般采用总线型菊花链连接方式,在连接每一个设备时,必须注意如何不影响在现有通信的条件下,实现设备插入和摘除,这对连接器就有一定的要求;
6)终端匹配。西门子DP总线信号和所有电磁波信号一样具有反射现象,在总线每一个网段的两个终端,都应该采用电阻匹配,**个作用可以吸收放射,第二个作用是在总线的两端实现正确的电平,保证通信。因此,现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成,它的出现和**发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化的要求。
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) |
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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**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:
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,**电缆长度为1.2km 。对1500 kbits/s的速度,**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**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,**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**剥线工具(订货号:6GK1 905-6AA00)(见图3)。
图3 PROFIBUS**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)。
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接头都需要专业人士来安装。
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
这里再总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专业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)。
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。
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)。
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**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。
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超过32个,或者波特率对应的网络通讯距离已经超出规定范围时,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超过32个时,或者所对应的波特率超过一定的距离时(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超过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的总长度为200米(1.5M bps),网段2的总长度也为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。
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
图 17 OLM V4
① 线性拓扑
图18 OLM的线性拓扑结构
②星形拓扑
图19 OLM的星形拓扑结构
③OLM的冗余环网拓扑结构
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)
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)。
图22 OBT在网络中的使用
工具条
(1)标准工具条,如图4所示。
图4 标准工具条
各快捷按钮从左到右分别为:新建项目、打开现有项目、保存当前项目、打印、打印预览 、剪切选项并复制至剪贴板、将选项复制至剪贴板、在光标位置粘贴剪贴板内容、撤消**后一个条目、编译程序块或数据块(任意一个现用窗口)、全部编译(程序块、数据块和系统块)、将项目从PLC上载至STEP 7-Micro/WIN 32、从STEP 7-Micro/WIN 32下载至PLC、符号表名称列按照A-Z从小至大排序、符号表名称列按照Z-A从大至小排序、选项(配置程序编辑器窗口)。
(2) 调试工具条,如图5所示。
图5 调试工具条
各快捷按钮从左到右分别为:将PLC设为运行模式、将PLC设为停止模式 、在程序状态打开/关闭之间切换 、在触发暂停打开/停止之间切换(只用于语句表)、在图状态打开/关闭之间切换 、状态图表单次读取、状态图表全部写入 、强制PLC数据 、取消强制PLC数据 、状态图表全部取消强制 、状态图表全部读取强制数值。
(3)公用工具条,如图6所示。
图6 公用工具条
图7 POU注解
图8 网络注解
公用工具条各快捷按钮从左到右分别为:
插入网络:单击该按钮,在LAD或FBD程序中插入一个空网络。
删除网络:单击该按钮,删除LAD或FBD程序中的整个网络。
POU注解:单击该按钮在POU注解打开(可视)或关闭(隐藏)之间切换。每个POU注解可允许使用的**字符数为4096。可视时,始终位于POU顶端,在**个网络之前显示。如图7所示。
图9 网络的符号信息表
网络注解:单击该按钮,在光标所在的网络标号下方出现灰色方框中,输入网络注解。再单击该按钮,网络注解关闭。如图8所示。
检视/隐藏每个网络的符号信息表:单击该按钮,用所有的新、旧和修改符号名更新项目,而且在符号信息表打开和关闭之间切换。如图9所示。
切换书签:设置或移除书签,单击该按钮,在当前光标指定的程序网络设置或移除书签。在程序中设置书签,书签便于在较长程序中指定的网络之间来回移动。如图10所示。
下一个书签:将程序滚动至下一个书签,单击该按钮,向下移至程序的下一个带书签的网络。
图3-10 网络设置书签
前一个书签:将程序滚动至前一个书签,单击该按钮,向上移至程序的前一个带书签的网络。
清除全部书签:单击该按钮,移除程序中的所有当前书签。
在项目中应用所有的符号 :单击该按钮,用所有新、旧和修改的符号名更新项目,并在符号信息表打开和关闭之间切换。
建立表格未定义符号:单击该按钮,从程序编辑器将不带指定地址的符号名传输至指定地址的新符号表标记。
常量说明符:在SIMATIC类型说明符打开/关闭之间切换,单击“常量描述符” 按钮,使常量描述符可视或隐藏。对许多指令参数可直接输入常量。仅被指定为100的常量具有不确定的大小,因为常量100可以表示为字节、字或双字大小。当输入常量参数时,程序编辑器根据每条指令的要求指定或更改常量描述符。
(4)LAD指令工具条,如图11所示。
从左到右分别为:插入向下直线,插入向上直线,插入左行,插入右行,插入接点,插入线圈,插入指令盒。
图11 LAD指令工具条
3. 浏览条(Navigation Bar)
浏览条为编程提供按钮控制,可以实现窗口的**切换,即对编程工具执行直接按钮存取,包括程序块(Program Block)、符号表(Symbol Table)、状态图表(Status Chart)、数据块(Data Block)、系统块(System Block)、交叉引用(Cross Reference)、和通信(Communication)。单击上述任意按钮,则主窗口切换成此按钮对应的窗口。
2 2 用菜单命令“检视”→“帧”→“浏览条”,浏览条可在打开(可见)和关闭(隐藏)之间切换。
2 2 用菜单命令“工具”→“选项”,选择“浏览条”标签,可在浏览条中编辑字体。
浏览条中的所有操作都可用“指令树(Instuction Tree)”视窗完成,或通过“检视(View)” →“元件”菜单来完成。
4. 指令树(Instuction Tree)
指令树以树型结构提供编程时用到的所有快捷操作命令和PLC指令。可分为项目分支和指令分支。
项目分支用于组织程序项目:
2 2 用鼠标右键单击“程序块”文件夹,插入新子程序和中断程序。
2 2 打开“程序块”文件夹,并用鼠标右键单击POU图标,可以打开POU、编辑POU属性、用密码保护POU或为子程序和中断程序重新命名。
2 2 用鼠标右键单击“状态图”或“符号表”文件夹,插入新图或表。
2 2 打开“状态图”或“符号表”文件夹,在指令树中用鼠标右键单击图或表图标,或双击适当的POU标记,执行打开、重新命名或删除操作。
指令分支用于输入程序,打开指令文件夹并选择指令:
2 2 拖放或双击指令,可在程序中插入指令。
2 2 用鼠标右键单击指令,并从弹出菜单中选择“帮助”,获得有关该指令的信息。
2 2 将常用指令可拖放至“偏好项目”文件夹。
2 2 若项目指定了PLC类型,指令树中红色标记 x是表示对该PLC无效的指令。
5. 用户窗口
可同时或分别打开图3中的6个用户窗口,分别为:交叉引用、数据块、状态图表、符号表、程序编辑器、局部变量表。
(1)交叉引用(Cross Reference)
在程序编译成功后,可用下面的方法之一打开“交叉引用”窗口:
2 2 用菜单“检视”→ “交叉引用”(Cross Reference)
2 2 单击浏览条中的“交叉引用” 按钮
如图12所示,“交叉引用”表列出在程序中使用的各操作数所在的POU、网络或行位置,以及每次使用各操作数的语句表指令。通过交叉引用表还可以查看哪些内存区域已经被使用,作为位还是作为字节使用。在运行方式下编辑程序时,可以查看程序当前正在使用的跳变信号的地址。交叉引用表不下载到可编程控制器,在程序编译成功后,才能打开交叉引用表。在交叉引用表中双击某操作数,可以显示出包含该操作数的那一部分程序。
图12 交叉引用表
(2)数据块
“数据块”窗口可以设置和修改变量存储器的初始值和常数值,并加注必要的注释说明。
用下面的方法之一打开“数据块”窗口:
2 2 单击浏览条上的“数据块” 按钮。
2 2 用“检视”菜单→“元件”→“数据块”。
2 2 单击指令树中的“数据块”图标。
(3)状态图表(Status Chart)
将程序下载至PLC之后,可以建立一个或多个状态图表,在联机调试时,打开状态图表,监视各变量的值和状态。状态图表并不下载到可编程控制器,只是监视用户程序运行的一种工具。
用下面的方法之一可打开状态图表:
2 2 单击浏览条上的“状态图表” 按钮。
2 2 菜单命令:“检视”→“元件” → “状态图”。
2 2 打开指令树中的“状态图”文件夹,然后双击“图”图标。
若在项目中有一个以上状态图,使用位于“状态图”窗口底部的
“图”标签在状态图之间移动。
可在状态图表的地址列输入须监视的程序变量地址,在PLC运行时,打开状态图表窗口,在程序扫描执行时,连续、自动地更新状态图表的数值。
(4)符号表(Symbol Table)
符号表是程序员用符号编址的一种工具表。在编程时不采用元件的直接地址作为操作数,而用有实际含义的自定义符号名作为编程元件的操作数,这样可使程序更容易理解。符号表则建立了自定义符号名与直接地址编号之间的关系。程序被编译后下载到可编程控制器时,所有的符号地址被转换成**地址,符号表中的信息不下载到可编程控制器。
用下面的方法之一可打开符号表:
2 2 单击浏览条中的“符号表” 按钮。
2 2 用菜单命令:“检视”→“符号表”。
2 2 打开指令树中的符号表或全局变量文件夹,然后双击一个表格 图标。
(5)程序编辑器
用菜单命令“文件”→ “新建”,“文件” → “打开”或“文件” →“导入”,打开一个项目。然后用下面方法之一打开“程序编辑器”窗口,建立或修改程序:
2 2 单击浏览条中的“程序块” 按钮,打开主程序(OB1)。可以单击子程序或中断程序标签,打开另一个POU。
2 2 指令树→程序块→双击主程序(OB1) 图标、子程序图标或中断程序图标。
用下面方法之一可改变程序编辑器选项:
2 2 菜单命令“检视” → LAD、FBD、STL,更改编辑器类型。
2 2 菜单命令“工具”→ “选项” →“一般” 标签,可更改编辑器(LAD、FBD或STL)和编程模式(SIMATIC或IEC 1131-3)。
2 2 菜单命令“工具” → “选项” → “程序编辑器”标签,设置编辑器选项。
2 2 使用选项快捷按钮→设置“程序编辑器”选项。
(6)局部变量表
程序中的每个POU都有自己的局部变量表,局部变量存储器(L)有64个字节。局部变量表用来定义局部变量,局部变量只在建立该局部变量的POU中才有效。在带参数的子程序调用中,参数的传递就是通过局部变量表传递的。
在用户窗口将水平分裂条下拉即可显示局部变量表,将水平分裂条拉至程序编辑器窗口的顶部,局部变量表不再显示,但仍旧存在。
6. 输出窗口
输出窗口:用来显示STEP 7-Micro/WIN 32程序编译的结果,如编译结果有无错误、错误编码和位置等。
2 2 菜单命令:“检视”→“帧”→“输出窗口”在窗口打开或关闭输出窗口。
7. 状态条
状态条:提供有关在STEP 7-Micro/WIN 32中操作的信息。