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．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(chēng)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)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)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(gè)分段上多可接32個(gè)站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操縱運(yùn)行不發(fā)生誤差；兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源；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)4個(gè)；傳輸速率可選9.6kbps～12Mbps，一旦設(shè)備投進(jìn)運(yùn)行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)好使用9針D型插頭。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)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可進(jìn)步電磁兼容性（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(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。

             （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產(chǎn)業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過(guò)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。IEC1157-2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(chēng)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(shí)，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)拈g隔?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供間隔小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供間隔小于1km情況下使用。很多廠商提供總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。

         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(guò)OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來(lái)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(bào)文處理。在PROFIBUS中，第2層稱(chēng)之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data Link）。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(gè)時(shí)刻只有一個(gè)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(gè)基本要求：

• S7-300

  一般步驟

  S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨(dú)立地組合使用。

  一個(gè)系統(tǒng)包含下列組件：

• CPU：
  不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對(duì)應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口的 CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號(hào)模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計(jì)數(shù)、定位（開(kāi)環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

• 根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

• 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負(fù)載電源模塊(PS)。
• 接口模塊 (IM)，用于多層配置時(shí)連接中央控制器 (CC) 和擴(kuò)展裝置 (EU)。
  通過(guò)分布式中央控制器 (CC) 和 3 個(gè)擴(kuò)展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊。所有模塊均在外殼中運(yùn)行，并且無(wú)需風(fēng)扇。
• SIPLUS 模塊可用于擴(kuò)展的環(huán)境條件：
  適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護(hù)等級(jí)為 IP20 機(jī)柜內(nèi)使用時(shí)，可直接在汽車(chē)或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機(jī)柜和 IP65 外殼。

• 設(shè)計(jì)

  簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護(hù)：

• 安裝模塊：
  只需簡(jiǎn)單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)到位然后鎖緊螺釘。
• 集成的背板總線：
  背板總線集成到模塊里。模塊通過(guò)總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。
• 模塊采用機(jī)械編碼，更換極為容易：
  更換模塊時(shí)，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機(jī)構(gòu)，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯(cuò)插到其他的模塊上。
• 現(xiàn)場(chǎng)證明可靠的連接：
  對(duì)于信號(hào)模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
• TOP 連接：
  為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線另外還可直接在信號(hào)模塊上接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護(hù)。因此，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度。
• 無(wú)插槽規(guī)則:
  信號(hào)模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。

• 擴(kuò)展

  若用戶的自動(dòng)化任務(wù)需要 8 個(gè)以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時(shí)，則可對(duì) S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進(jìn)行擴(kuò)展：

• 中央控制器和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架多可連接32個(gè)模塊：
  總共可將 3 個(gè)擴(kuò)展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個(gè) CC/EU 可以連接八個(gè)模塊。
• 通過(guò)接口模板連接：
  每個(gè) CC / EU 都有自己的接口模塊。在中央控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動(dòng)處理與擴(kuò)展裝置的通信。
  • 通過(guò) IM 365 擴(kuò)展：
    1 個(gè)擴(kuò)展裝置遠(yuǎn)擴(kuò)展距離為 1 米；電源電壓也通過(guò)擴(kuò)展裝置提供。
  • 通過(guò) IM 360/361 擴(kuò)展：
    3 個(gè)擴(kuò)展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的遠(yuǎn)距離為 10m。
• 單獨(dú)安裝：
  對(duì)于單獨(dú)的 CC/EU，也能夠以更遠(yuǎn)的距離安裝。兩個(gè)相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長(zhǎng)達(dá) 10m。
• 靈活的安裝選項(xiàng)：
  CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以限度滿足空間要求。

• 通信

  S7-300 具有不同的通信接口：

• 連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信處理器。
• 用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通信處理器
• 多點(diǎn)接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
  是一種經(jīng)濟(jì)有效的方案，可以同時(shí)連接編程器/PC、人機(jī)界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動(dòng)化系統(tǒng)。

• PROFIBUS DP進(jìn)行過(guò)程通信

  SIMATIC S7-300 通過(guò)通信處理器或通過(guò)配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過(guò)帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。

  從用戶的角度來(lái)看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒(méi)有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

  以下設(shè)備可作為主站連接：

• SIMATIC S7-300
  （通過(guò)帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S7-400
  （通過(guò)帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC C7
  （通過(guò)帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
• SIMATIC 505

• 出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過(guò) 2 個(gè)。

  以下設(shè)備可作為從站連接：

• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• S7-300，通過(guò) CP 342-5
• CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
• 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

• 雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過(guò) PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

  通過(guò) PROFINET IO 進(jìn)行過(guò)程通信

  SIMATIC S7-300 通過(guò)通信處理器或通過(guò)配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過(guò)帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。

  從用戶的角度來(lái)看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒(méi)有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

  可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進(jìn)行連接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200
  （使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
• SIMATIC S7-400
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• 可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進(jìn)行連接：

• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

• 通過(guò) AS-Interface 進(jìn)行過(guò)程通信

  S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過(guò) AS-Interface 總線連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（AS-Interface 從站）。

  更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)通信處理器。

  通過(guò) CP 或集成接口（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

  通過(guò) CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經(jīng)濟(jì)有效地建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議：

• 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

• 可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動(dòng)化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)

             1）在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通訊，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)完成通訊任務(wù)。

    2）在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通訊，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(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），令牌在所有主站中循環(huán)一周的長(zhǎng)時(shí)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(shí)可依照主-從通訊關(guān)系表與所有從站通訊，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通訊關(guān)系表與所有主站通訊。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(shí)，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進(jìn)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縱，除提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點(diǎn)通訊，包括廣播和選擇廣播功能。