【良心出品】Profibus_DP接頭電路原理

1、1、電纜接法PROFIBUS電纜很簡(jiǎn)單的，就只有兩根線在里面，一根紅的一根綠的，然后 外面有屏蔽層。接線的時(shí)候，要把屏蔽層接好，不能和里面的電線接觸到。要分清楚進(jìn)去的 和出去的線分別是哪個(gè)，假如是一串的，就是一根總線下去，中間不斷地接 入分站，這個(gè)是很常用的方法。 在總線的兩頭的兩個(gè)接頭，線都要接在進(jìn)去 的那個(gè)孔里，不能是出的那個(gè)孔，然后這兩個(gè)兩頭的接頭，要把它們的開關(guān) 置為ON狀態(tài)，這時(shí)候就只有進(jìn)去的那個(gè)接線是通的，而出去的那個(gè)接線是 斷的。其余中間的接頭，都置為 OFF,它們的進(jìn)出兩個(gè)接線都是通的（記憶 方法：ON表示接入終端電阻，所以兩端的接頭撥至ON ; OFF表示斷開終端 電阻，所以

2、中間的接頭要撥至 OFF）。2、電纜的測(cè)量接好了線以后呢，還要用萬(wàn)用表量一量，看這個(gè)線是不是通的。假如你這根 線上只有一個(gè)接頭，你量它的收發(fā)兩個(gè)針上面的電阻值，如果是220歐姆，那么就是對(duì)的，假如你這根線已經(jīng)做好了，連了一串的接口，你就要從一端 開始逐個(gè)檢查了。第一個(gè)單獨(dú)接線的接口，是 ON狀態(tài)，然后你把鄰近的第 一個(gè)接口的開關(guān)也置為 ON，那么這個(gè)接口以后的部分就斷了?，F(xiàn)在測(cè)最邊 上，就是單線接的那個(gè)接口，之后的測(cè)量也一直都是測(cè)這個(gè)接口，測(cè)它的收 發(fā)兩個(gè)針，和剛才一樣，假如電阻是110歐姆（被并聯(lián)了），那么這段線路就 是通的，然后把中間剛才那個(gè)改動(dòng)為 ON的接口改回到OFF,然后是下一個(gè) 接

3、口改為ON.就這么測(cè)下去，如果哪個(gè)的電阻不是 110歐姆了，就是那 一段的線路出問(wèn)題了。3、前文我已經(jīng)發(fā)過(guò)帖子，不過(guò)光用語(yǔ)言說(shuō)可能不太形象，為了便于理解，我 繪制了 DP接頭的電路原理圖。本論壇發(fā)圖太麻煩，不知道會(huì)不會(huì)成功，圖 紙如下：唐濟(jì)揚(yáng)：PROFIBUS概貌(1) PROFIBUS是一種國(guó)際化.開放式.不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。 廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化.流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇.交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。(2) PROFIBUS 由三個(gè)兼容部分組成，即 PROFIBUS - DP ( Decentralized Periphery). PROFIBUS - PA (Process A

4、utomation ). PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Sp ecificati on。(3) P ROFIBUS -DP:是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分 散式I/O的通信。使用 PROFIBUS-DP可取代辦24VDC或4 20mA信號(hào)傳 輸。(4) P ORFIBUS PA:專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)在 一根總線上，并有本征安全規(guī)范。(5) P ROFIBUS-FMS:用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu).實(shí)時(shí)多 主網(wǎng)絡(luò)。(6) PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信 與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

5、備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn) 場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方 案。(7) 與其它現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)相比，PROFIBUS的最大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的國(guó) 際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包 括加工制造.過(guò)程控制和自動(dòng)化等。PROFIBUS開放性和不依賴于廠商的通信的 設(shè)想，已在10多萬(wàn)成功應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)。市場(chǎng)調(diào)查確認(rèn)，在德國(guó)和歐洲市場(chǎng)中 PROFIBUS占開放性工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的市場(chǎng)超過(guò) 40%。PROFIBUS有國(guó)際著 名自動(dòng)化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并能提供廣泛的 優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。P

6、ROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Open System Interconnection-SIC)作為參考模型的。該模型共有七層。(1) PROFIBUS-DP:定義了第一.二層和用戶接口。第三到七層未加描述。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(shuō)明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。(2) PROFIBUS - FMS:定義了第一.二.七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信 息規(guī)范(Fieldbus Message Sp ecification - FMS 和低層接口 (Lower Layer In te

7、rface -LL I)。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)。LL I協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問(wèn)接口。(3) PROFIBUS-PA: 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(chǎng)設(shè)備行為的 PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳 輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在 DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。注：第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三-六層末使用，第七層為 應(yīng)用層。P ROFIBUS傳輸技術(shù)PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類型：(1) 用于DP和FMS的RS485傳輸。(

8、2) 用于PA的IEC1158 2傳輸。(3) 光纖1. 用于DP/FMS的RS485傳輸技術(shù)由于DP與FMS系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線訪問(wèn)協(xié)議，因而,這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時(shí)操作。RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱之為 H2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€性總線，兩端有有源的總線終端電阻。傳輸速率：9.6K bit /s12M bit/ s介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件( EMC)。 站點(diǎn)數(shù)：每分段32個(gè)站(不帶中繼)，可多到127個(gè)站(帶中繼)。 插頭連接：最好使用9針D型插頭。RS-485傳輸技術(shù)基本特征：(

9、1)(2)(3)(4)(5)2. RS 485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)(1) 全部設(shè)備均與決線連接。(2) 每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站(主站或站)。(3) 每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差。兩 個(gè)總線終端電阻必須永遠(yuǎn)有電源。(4) 當(dāng)分段站超過(guò)32個(gè)時(shí)，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(guò)3個(gè)。(注：中繼器沒(méi)有站地址，但被計(jì)算機(jī)在每段的最多站數(shù)中)(5) 電纜最大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。如使用A型電纜，則傳輸速率與長(zhǎng) 度如下：波特率：(K bit/s) 9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200 距離/段(M)1200 1200 120

10、0 1000 400 200 100(6) A型電纜參數(shù)：阻抗：135 165Q電容：V 30 pf / m回路電阻：110Q0.64mm 導(dǎo)線面積： 0.34mm線規(guī)：(7) RS 485的傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)最好使用9針D型插頭。(8) 當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，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)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性(EMC)。(9) 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(guò)盡可能 的大面積屏蔽接線來(lái)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。(10) 超過(guò)500K bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)應(yīng)避免使用短截線段

11、，應(yīng)使用市 場(chǎng)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，而且總線插頭連接可 在任何時(shí)候接通或斷開而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。3用于PA的IEC1158 2傳輸技術(shù)(1) 數(shù)據(jù)IEC1158 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。它可保持其本征安全性，并通過(guò)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。(2) IEC1158 2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無(wú)電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。(3). 備啟動(dòng)。IEC1158 2技術(shù)用于PROFIBUS PA,其傳輸以下列原理為依據(jù)： 每段只有一個(gè)電源作為供電裝置。 當(dāng)站收發(fā)信息時(shí)，不向總線供電。 每站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所消耗的為常量穩(wěn)態(tài)基本電流。

12、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其作用如同無(wú)源的電流吸收裝置。主總線兩端起無(wú)源終端線作用。 允許使用線性.樹型和星型網(wǎng)絡(luò)。 為提高可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)可采用冗余的總線段。為了調(diào)制的目的，假設(shè)每個(gè)部線站至少需用10mA基本電流才能使設(shè)通信信號(hào)的發(fā)生是通過(guò)發(fā)送設(shè)備的調(diào)制，從9mA到基本電流之間。(4).IEC1158 2傳輸技術(shù)特性：數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)字式.位同步.曼徹斯特編碼。 傳輸速率：31.25K bit /S,電壓式。數(shù)據(jù)可靠性：前同步信號(hào)，采用起始和終止限定符避免誤差。 電纜：雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式。遠(yuǎn)程電源供電：可選附件，通過(guò)數(shù)據(jù)線。 防爆型：能進(jìn)行本征及非本征安全操作。 拓?fù)洌壕€型或樹型，或兩者相結(jié)合。站數(shù)：每段最多

13、32個(gè)，總數(shù)最多為126個(gè)。 中繼器：最多可擴(kuò)展至4臺(tái)。4. IEC1158傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)(1) 分段藕合器將IEC1158 2傳輸技術(shù)總線段與RS 485傳輸技術(shù)總線 段連接。藕合器使RS485信號(hào)與IEC1158 2信號(hào)相適配。它們?yōu)楝F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的 遠(yuǎn)程電源供電，供電裝置可限制IEC1158 2總線的電流和電壓。(2) PROFIBUS PA的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆袠湫秃途€型結(jié)構(gòu)， 或是兩種拓?fù)涞幕旌稀?3) 現(xiàn)場(chǎng)配電箱仍繼續(xù)用來(lái)連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并放置總線終端電阻器。采用樹 型結(jié)構(gòu)時(shí)連在現(xiàn)場(chǎng)線分段的全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都并聯(lián)地接在現(xiàn)場(chǎng)配電箱上。電纜設(shè)計(jì)：雙絞線屏蔽電纜導(dǎo)線面積(額定值)：0.8mm2(AWG18)

14、回路電阻(直流)：44Q/Km阻抗(31.25千赫時(shí))：100Q 2K39千赫時(shí)衰減：3dB/Km電容不平衡度：2nF/Km(4) 建議使用下列參考電纜，也可使用更粗截面導(dǎo)體的其它電纜。 . . . . . .(5) 主總線電纜的兩端各有一個(gè)無(wú)源終端器，內(nèi)有串聯(lián)的RC元件，R= 100Q, C= 1uF當(dāng)總線站極性反向連接時(shí)，它對(duì)總線的功能不會(huì)有任何影響。(6) 連接到一個(gè)段上的站數(shù)目最多是 32個(gè)。如果使用本征安全型及總線 供電，站的數(shù)量將進(jìn)一步受到限制。即使不需要本征安全性，遠(yuǎn)程供電裝置電源 也要受到限制。(7) 線路最長(zhǎng)長(zhǎng)度的確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先計(jì)算一下電流的需要，根據(jù)以下參數(shù)(2 2)選用

15、一種供電電源單元，再根據(jù)以下參數(shù)中(2 3)線的長(zhǎng)度確定選 用哪種電纜。(2 2):標(biāo)準(zhǔn)供電裝置(操作值)EEx ia/ib n C 13.5V 110mA 1.8W 8EEx ia/Ib n C 13.5V 110mA 1.8W 8EEx ia/Ib n B 13.5V 250mA 4.2W 22不具有本征安全24V 500mA 12W 32型號(hào) 應(yīng)用領(lǐng)域 供電電壓 供電最大電流 最大功率 典型站數(shù) InrnIV（備注：假設(shè)每個(gè)設(shè)備耗電10mA。）(2-3) : IEC1158-2傳輸設(shè)備的線路長(zhǎng)度供電裝置I型n型m型V型V型W型供電電壓(V)13.5 13.5 13.5 2 42 42 4

16、工所需電流(mA) 110 110 250 110 250 500 900 900 400 1900 1000 6 1000 1500 500 1900 1900 1900Q= 0.8mm2的導(dǎo)線長(zhǎng)度(m)Q= 1.5mm2的導(dǎo)線長(zhǎng)度(m)根據(jù)EN500200標(biāo)準(zhǔn)帶有適當(dāng)?shù)母綦x裝置,(8) 外接電源：如果外接電源設(shè)備， 將總線供電設(shè)備與外接電源設(shè)備連在本征安全總線上是允許的。5. 光纖傳輸技術(shù)(1) PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體 以增加高速傳輸?shù)木嚯x。(2) 可使用兩種光纖導(dǎo)體，一是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50米情況下使用，另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供

17、距離小于1公里米情況下使用。(3) 許多廠商提供專用總線插頭可將 RS- 485信號(hào)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體信號(hào)或?qū)?光纖導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)成RS-485信號(hào)。PROFIBUS總線存取協(xié)議(1) 三種PROFIBUS(DP. FMS. PA)均使用一致的總線存取協(xié)議。該協(xié)議是 通過(guò)OSI參考模型第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性 技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。(2) 在PROFIBUS中，第二層稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層 (Fieldbus Data Link - FDL )。介質(zhì)存取控制(Medium Access Control - MAC)具體控制數(shù)據(jù)傳輸 的程序，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有

18、一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。(3) PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)控制的兩個(gè)基本要求： .在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)(主站)間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間 間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來(lái)完成通信任務(wù)。 .在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備(從站)間通信，應(yīng)盡可能快 速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。因此，PROFIBUS總線存取協(xié)議，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。(4) 令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取 權(quán)(令牌)。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。(5) 主站得到總線存取令牌時(shí)可與從站通信。每個(gè)主站均可向從站發(fā)送 或讀取信息。因此，可能有以下三種系統(tǒng)配置： .純主從系統(tǒng) .純主主系統(tǒng) .混合系統(tǒng)(6) 以一個(gè)由3個(gè)主站.7個(gè)從站構(gòu)成的 PROFIBUS系統(tǒng)為例。3個(gè)主 站之間構(gòu)成令牌