PROFIBUS总线电缆的安装与布线
浅谈Profibus总线电缆的安装规范
浅谈Profibus总线电缆的安装规范1. 绪论1.1 选题背景1.2 研究现状1.3 研究目的和意义2. Profibus总线电缆的基本知识2.1 Profibus总线电缆的基本概念和特点2.2 Profibus总线电缆的分类和特性2.3 Profibus总线电缆的组成结构和标准3. Profibus总线电缆的安装要求3.1 Profibus总线电缆的敷设规范3.2 Profibus总线电缆的接线方式和接口规范3.3 Profibus总线电缆的屏蔽和绝缘处理要求4. Profibus总线电缆的故障排除和维护4.1 Profibus总线电缆的故障分类和排除方法4.2 Profibus总线电缆的保养和维护4.3 Profibus总线电缆的困境与解决5. 结论5.1 研究成果总结5.2 展望未来研究前景5.3 进一步提高Profibus总线电缆的可靠性与安全性的建议第一章绪论1.1 选题背景工业自动化系统是一个高度集成的系统，在实际应用中，各种设备之间要建立稳定、可靠的数据传输通道，这对于工业现代化进程至关重要。
在工业自动化中，Profibus总线系统因其在数据传输速率、传输距离、可靠性、可扩展性等方面均表现优异，被广泛应用。
Profibus总线电缆是Profibus网络中负责数据传输的一种重要组成部分。
为了确保Profibus总线电缆的稳定传输和安全性，对其安装规范进行深入研究和探讨十分必要。
1.2 研究现状当前，关于Profibus总线电缆安装规范的研究主要集中在以下几个方面：安装规范制定、安装应变和扭转、信号干扰、接线技术、扼流圈的设计、电缆连接头的可靠性问题等。
然而，这些研究中仍存在一些不足和问题，例如：安装规范制定缺乏系统性和完整性，安装应变和扭转的探讨不够深入，信号干扰和电磁兼容性的问题仍需更详细的研究和阐述。
1.3 研究目的和意义本文旨在通过对Profibus总线电缆安装规范的深入研究，提出更加全面、系统的安装规范，使读者在Profibus总线电缆的敷设、接线和保养等方面能够更加优秀、安全、稳定的使用总线系统。
Profibus-mpi-DP接口内部连接图
1、电缆接法PROFIBUS电缆很简单的，就只有两根线在里面，一根红的一根绿的，然后外面有屏蔽层。
接线的时候，要把屏蔽层接好，不能和里面的电线接触到。
要分清楚进去的和出去的线分别是哪个，假如是一串的，就是一根总线下去，中间不断地接入分站，这个是很常用的方法。
在总线的两头的两个接头，线都要接在进去的那个孔里，不能是出的那个孔，然后这两个两头的接头，要把它们的开关置为ON状态，这时候就只有进去的那个接线是通的，而出去的那个接线是断的。
其余中间的接头，都置为OFF，它们的进出两个接线都是通的（记忆方法：ON表示接入终端电阻，所以两端的接头拨至ON；OFF表示断开终端电阻，所以中间的接头要拨至OFF）。
2、电缆的测量接好了线以后呢，还要用万用表量一量，看这个线是不是通的。
假如你这根线上只有一个接头，你量它的收发两个针上面的电阻值，如果是220欧姆，那么就是对的，假如你这根线已经做好了，连了一串的接口，你就要从一端开始逐个检查了。
第一个单独接线的接口，是ON状态，然后你把邻近的第一个接口的开关也置为ON，那么这个接口以后的部分就断了。
现在测最边上，就是单线接的那个接口，之后的测量也一直都是测这个接口，测它的收发两个针，和刚才一样，假如电阻是110欧姆（被并联了），那么这段线路就是通的，然后把中间刚才那个改动为ON的接口改回到OFF，然后是下一个接口改为ON…….就这么测下去，如果哪个的电阻不是110欧姆了，就是那一段的线路出问题了。
3、前文我已经发过帖子，不过光用语言说可能不太形象，为了便于理解，我绘制了DP接头的电路原理图。
本论坛发图太麻烦，不知道会不会成功，图纸如下：唐济扬：《PROFIBUS概貌》（1）PROFIBUS是一种国际化．开放式．不依赖于设备生产商的现场总线标准。
广泛适用于制造业自动化．流程工业自动化和楼宇．交通电力等其他领域自动化。
（2）PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。
ProfiBus现场总线安装规则
1、 PROFIBUS 电缆PROFIBUS介质是一根屏蔽双绞电缆，屏蔽可以提高电磁兼容（EMC）能力。
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。
在双绞线两端的终端器使得物理层支持高速数据传输。
传输速率≤93.75kbits/s 时，最大电缆长度为 1.2km 。
对1500 kbits/s 的速度，最大长度减到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：下面的表指出两类电缆（A 和 B）对不同传输速度时的最大长度表 2 不同传输速度时的电缆长度2、PROFIBUS 插头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1）图 1 PROFIBUS插头的连接和设置3 、PROFIBUS 网络安装规范3.1 网络拓扑的规则：设计一条PROFIBUS网络，首先需要了解PROFIBUS网络的拓扑规则：① PROFIBUS网络是RS485串口通讯，半双工，支持光纤通讯；②每个网络理论上最多可连接127个物理站点，其中包括主站、从站以及中继设备；③网络的通讯波特率9.6kbps～12Mbps，通讯波特率与通讯的距离具有一定的对应关系（见表2）；④每个物理网段最多32个物理站点设备，物理网段两终端都需要设置终端电阻或使用有源终端电阻；⑤每个网段的通讯距离或者设备数如果超限，需要增加RS485中继器进行网络拓展，中继器最多可串联9个；⑥每个中继设备（RS485中继器、OLM）也做为网络中的一个物理站点，但没有站号；⑦网络支持多主站，但在同一网络中，不建议多于3个主站；⑧在Step7软件中进行PROFIBUS网络组态时，应当按照从小到大的顺序设置从站站号，且应该连续；⑨一般0是PG的地址，1～2为主站地址，126为某些从站默认的地址，127是广播地址，因而这些地址一般不再分配给从站，故DP从站最多可连接124个，站号设置一般为 3～125。
ProfibusDP光纤模块OLM说明书
Profibus-DP光纤模块OLM说明书【WX-DPG】：工业级Profibus-DP光纤链路模块OLM产品介绍：WX-DPG系列产品是一款工业级Profibus-DP光纤模块,不锈钢制加强机壳,速率最高支持12M（6M/12M可选），波特率自适应。
标准PROFIBUS-DP接口，标准35mm导轨安装,DC9-30V 宽压供电。
PROFIBUS光纤传输是国际标准IEC61158 TYPE-3：PROFIBUS推荐的4种物理传输介质之一；其主要优点是抗电磁干扰能力强（不共地、抗雷击）、长距离传输（多模光纤传输距离2KM、单模光纤传输距离20KM）和环形拓扑结构实现的冗余传输。
WX-DPG系PROFIBUS 光纤链路模块，可用于PROFIBUS光纤通信组网，具有总线型、星型、或环网结构。
环网结构可构成冗余的光纤传输网络。
产品特点：1、标准PROFIBUS-DP接口。
2、通信波特率自适应，9600--12Mbps。
3、光纤最远通信距离可达20KM。
4、接口采用工业端子和标准Profibus-DP接口，为现场接线提供了方便。
5、6、采用DC9-30V宽电源输入模式，满足不同工业现场的需求。
7、采用标准工业35mm导轨安装方式。
光纤接口：1、光纤波长：多模：850nm、1310 nm；2、单模：1310 nm、1550nm；3、传输光纤：多模：50/125、62.5/125、100/140um；4、单模：8.3/125、9/125um、10/125um；5、传输距离：多模2KM；单模：20KM；6、光纤接口类型：自带ST接口，（ST/FC/SC可选）其它指标：1、电流电源：DC9-30V ；150mA；2、外形尺寸：51mm×115mm×88mm；3、工作温度：-10-70℃；4、相对湿度：≤90%(无冷凝)；5、存放温度：﹣40～80℃。
接线方法：1、总线电缆接线方法：如下图示，直接将Profibus-DP 标准总线电缆接头（DB9-M）插入本光端机前面板的数据接口（DB9-F）并拧紧连接头螺母即可。
Profibus_DP接头电路原理
1、电缆接法PROFIBUS电缆很简单的，就只有两根线在里面，一根红的一根绿的，然后外面有屏蔽层。
接线的时候，要把屏蔽层接好，不能和里面的电线接触到。
要分清楚进去的和出去的线分别是哪个，假如是一串的，就是一根总线下去，中间不断地接入分站，这个是很常用的方法。
在总线的两头的两个接头，线都要接在进去的那个孔里，不能是出的那个孔，然后这两个两头的接头，要把它们的开关置为ON状态，这时候就只有进去的那个接线是通的，而出去的那个接线是断的。
其余中间的接头，都置为OFF，它们的进出两个接线都是通的（记忆方法：ON表示接入终端电阻，所以两端的接头拨至ON；OFF表示断开终端电阻，所以中间的接头要拨至OFF）。
2、电缆的测量接好了线以后呢，还要用万用表量一量，看这个线是不是通的。
假如你这根线上只有一个接头，你量它的收发两个针上面的电阻值，如果是220欧姆，那么就是对的，假如你这根线已经做好了，连了一串的接口，你就要从一端开始逐个检查了。
第一个单独接线的接口，是ON状态，然后你把邻近的第一个接口的开关也置为ON，那么这个接口以后的部分就断了。
现在测最边上，就是单线接的那个接口，之后的测量也一直都是测这个接口，测它的收发两个针，和刚才一样，假如电阻是110欧姆（被并联了），那么这段线路就是通的，然后把中间刚才那个改动为ON的接口改回到OFF，然后是下一个接口改为ON…….就这么测下去，如果哪个的电阻不是110欧姆了，就是那一段的线路出问题了。
3、前文我已经发过帖子，不过光用语言说可能不太形象，为了便于理解，我绘制了DP接头的电路原理图。
本论坛发图太麻烦，不知道会不会成功，图纸如下：唐济扬：《PROFIBUS概貌》（1）PROFIBUS是一种国际化．开放式．不依赖于设备生产商的现场总线标准。
广泛适用于制造业自动化．流程工业自动化和楼宇．交通电力等其他领域自动化。
（2）PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。
proflbus现场总线安装指导
PROFIBUSPROFIBUSPROFIBUSPROFIBUSPROFIBUSPROFIBUSPROFIBUS1 PROFIBUSPROFIBUS RS485 DP Decentralized Peripherals FMS Field Message Specification PA Process AutomationDP OSI 1 2 7 PROFIBUS DP17DP FMS PADP(DDLM)ALI)DP(DDLM)3 62FDL)FDL)IEC1RS485/ )RS485/IEC61158-21 PROFIBUS OSIPROFIBUS FMS DP PA Motion Control with PROFIBUS PROFIsafePA PROFIBUS 2 PROFIBUSPROFIBUS PROFIBUS PROFIBUS OLM 2.1 PROFIBUSPROFIBUS RS485 SUB-D femaleCPU CP CPU CP “PE” CPU “PE” SUB-D 2.21 OSI PROFIBUS RS4852.2.1 PROFIBUSPROFIBUS 1 EMC1 NRZ EIA RS-485 1500 k bits/s 1 EIA RS-485(EIA: RS-485: / ) 1 93.75 kbits/s 1.2km 1500 kbits/s 70/200m( B/A )PROFIBUS 100 220 60pF/m 0.22mm2(24 AWG) EIA RS-485A B135 -165(f=3 20MHz) 100 -130 (f>100kHz)<30pF/m <60pF/m110 /Km -0.34mm2 (22AWG) 0.22mm2(24AWG)2A B[kbit/s]9.6~93.75 187.5 500 1500 3000~12000Am1200 1000 400 200 100Bm1200 600 200 703PROFIBUS A- B- DP3 B 8 A 11 PROFIBUSPROFIBUS APROFIBUS2 PROFIBUSPROFIBUS PROFIBUS6GK1 905-6AA00 33 PROFIBUS2.2.244(50 62.5 m) 600MB/KM 2KM 300MB ( 9 10 m)PROFIBUS CP CP5613 A2 FO CP3425-FO OLM OBTOLMOLMOLM/ P11 P12 G11 G12 G11-1300 G12-1300-- 1 1 1 1 1 1-- BFOC 1 2 1 2 1 2--( 6XV1 821-0AT10)980/100um 80m 80m -- -- -- ----PCF( 6XV1 861-2A)200/230um 400m 400m -- -- -- ----( 6XV1 820-5BT30)(10/125um) -- -- -- -- 15km 15km (50/125um) -- -- 3km 3km 10km 10km(62.5/125um) -- -- 3km 3km 10km 10km4 OLMPCF OLM BFOCBFOC BFOC OLM OBT / CP342-5 FO / IM467 FO / CP5613 FO / IM153-2 FO Simplex plug50m ( 6XV1 821-0AT10)A 980/100umB PCF 200/230um 300m ( 6XV1 861-2A)C Simplex plug : 6GK1 900-0KB00-0AC0BFOC connector 6GK1 901-0DA20-0AA0PCF Simplex plug 6GK1 900-0KB00-0AC0BFOC plug 6GK1 900-0HB00-0AA05 Simplex plug6 BFOC7PCF Simplex plugs 6GK1 900-0KL00-0AA0BOC plugs 6GK1 900-0HL00-0AA072.2.3 PRFOBUSPROFIBUS PROFIBUS PROFIBUS 88 PROFIBUSPROFIBUS In OutRS48532PROFIBUS On Off“On” “Out” “In”“On” “In” “Out”“Off” 99 PROFIBUSPROFIBUS PG82.2.4PROFIBUS1010EIA RS-485 Rt Rd DGND Ru VP 1111PROFIBUS connector 12122.2.5 RS485RS485 32RS485PROFIBUS RS48532 3 RS485RS485 3PROFIBUS RS485 99 RS485 1013 RS485RS4851RS485 A1/B1 A1’ / B1 ‘ 1 PROFIBUS A2/B2 A2’ / B2 ‘ 2 PROFIBUS PG/OP11 22RS485STEP7 PROFIBUS PROFIBUSRS4853232141 2 1 1 PROFIBUSA1/B1 1 “On” 2 1A2/B2 “On”31151 2 “Off” 1 200 1.5M bps 2 200 1.5M bps3EMC16 2PE2.2.6 OLM OBTPROFIBUS PROFIBUSPROFIBUS OLM OBT OLM OBT1) OLM (Optical Link Module)OLM17 OLM V418 OLM19 OLM OLM20OLM DIPOLM 42) OBT(Optical Bus Terminal)21 OBTOBT OLM 50 PCF 30022 OBT3 PROFIBUSPROFIBUS PROFIBUS3.1PROFIBUS PROFIBUSPROFIBUS RS4851279.6kbps~12Mbps332RS4859RS485 OLM3Step7 PROFIBUS0 PG 1 2 126 127DP 124 3~125 PROFIBUS1.5Mbps 6.6 59.6 97.75 187.5 500 1500[kbit/s]m500 100 33 20 6.65SIMOCODE 3UF7PROFIBUSPROFIBUS3.2 PROFIBUS3.2.1PROFIBUSPROFIBUS 150 PB “ON”PROFIBUSPROFIBUS Sub-D CPU ET200M DP23 PROFIBUSPLC DP PROFIBUS “ ”a.242425“ ”Power cable26b. EMC 252726 c.272827 a. b.d. 2929“ ”e. 3030“ ”30f.PROFIBUS “ ” 3131 “ ”“ ”“ ” 6mm2 16mm250mm2“ ” PROFIBUS “ ” PROFIBUS“ ” “ ” EMC 3232g.33 “ ” “ ”Cabinet ( )Durchverbindung der Kabeltragkonstruktion333.2.21) PROFIBUS“ ” 34342) /3535/ 3636373738 EMC “ ”38 “ ”“ ” 39Anschluß-klemmenKabelabfangschieneSchirmanbindungAuch anlagenseitig (z. B. SYMADYN D-Seite;AM Impulsgeber) schirmenGut leitend und großflächig mit dem Schrankgehäuse beidseitig verbinden!39 “ ”3.2.340””403.2.4PROFIBUS EMC41 EMC41EMC4242 EMC4 PROFIBUSPROFIBUSPROFIBUS 80PROFIBUS PROFIBUS BT200 BT200 PROFIBUS43 BT200PROFIBUS43 PROFIBUSSTEP7 STEP7 “ ” PROFIBUS STEP744 Step7STEP7 PROFIBUS FB125/FC125 PROFIBUS5PROFIBUS PROFIBUS“ ” “ ” PROFIBUS PROFIBUS PROFIBUS。
关于PROFIBUS 连接器的针脚定义及终端电阻的连接
PROFIBUS 连接器的针脚定义及终端电阻的连接1 PROFIBUS接口ROFIBUS接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口，其管脚定义为：PROFIBUS总接线口和管脚定义一般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 PROFIBUS接线连接器及DP插头示意图2.1 PROFIBUS插头实际接法PROFIBUS插头用于连接PROFIBUS电缆和PROFIBUS的站点在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”。
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（如下图所示），便于系统的诊断和维护。
2.2 PROFIBUS总线连接器的实际图示2.3 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。
第3讲PROFIBUS现场总线
第三讲 PROFIBUS现场总线
Beijing Institute of Technology
1
Profibus 现场总线
PROFIBUS
第一部分 概 论
Beijing Institute of Technology
2
概述
Profibus 现场总线
Process Fieldbus的缩写，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产
制造业自动化 汽车制造 装瓶系统 仓储系统
楼宇自动化 交通管理自动化 供热、空调系统
过程工业自动化 清洗工厂 化工和石化工厂 造纸和纺织品工厂 钢铁厂
电力工业和电力输送 发电厂 开关装置
汽车制造 水泥生产 装瓶工厂
钢铁厂
酿酒 胶制品生产 楼宇自动化
Beijing Institute of Technology
GSD
GSD
GSD
GSD
GSD
电子设备数据单 (GSD-files) PROFIBUS
Beijing Institute of Technology
16
Profibus 现场总线
PROFIBUS
第 二 部 分 典型应用
Beijing Institute of Technology
17
典型应用
PROFIBUS 已经有广泛的应用
Control SIMATIC S5
PROFIBUS-DP RS 485
Segment coupler Pepperl+ Fuchs
PROFIBUS-PA IEC 1158-2
Deltapilot S
Engineering COMMUWIN II
Valve control Festo
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PROFIBUS总线电缆的安装与布线
摘要:PROFIBUS—DP总线现场施工过程中,由于安装不当、未使用标准电缆、传输速率与距离、屏蔽与接地、电缆布线等各种因素的影响,会出现总线稳定性差等问题。
结合现场的实际,针对上述几点因素进行了分析并改善通讯线路,从而保证了通讯的稳定性。
关键词:profibus总线屏蔽电缆
PROFIBUS一直侧重于系统集成和系统工程等方面,由于其广泛应用性及开放性的特点,已成为能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化应用的现场总线,适用于工厂自动化和过程自动化领域。
在实际的施工过程中,由于安装调试人员对profibus安装规范不了解,对这一新技术掌握不够。
在盘柜安装、工业现场的安装与调试、使用维护等各个环节没有遵守profibus安装规范,引入外界EMC干扰。
这些外部因素对总线系统在通讯和运行中的稳定性造成影响,从而导致了数据传输错误甚至通讯中断,致使设备运行不正常。
太钢精密带钢公司光亮退火线自2010年3月安装调试完毕后,在试生产和正式生产的过程中屡次出现传动部分通讯网络不稳定的问题。
导致机组在正常运行的过程中经常因为通讯数据丢失而发生停车事件,造成马弗炉内钢带过烧,严重时还会出现炉内断带,这对于连续退火线来说是一个非常致命的质量隐患,不仅会降低机组的开动率,还会造成质量不合卷和废品卷。
Profibus总线的稳定性显得至关重要。
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,FMS和PA行规。
PROFIBUS DP网络的通讯速度较快,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。
PROFIBUS通讯介质包括profibus电缆和光纤两种。
2 PROFIBUS现场施工中常见的问题及处理
该公司的光亮退火线自安装调试完,一年来,两条光亮线共出现通讯报警128次,通讯不稳造成机组累计停车时间60.2小时,造成质量不合卷34个。
用PROFIBUS-TESTER诊断检测的传动部分各DP站电压情况,超过一般的DP站的工作电压都在临界点附近,随时都有可能发生故障,属于存在隐患的状态。
2.1 PROFIBUS总线连接器的安装
总线的安装是一件非常仔细、认真的工作,要严格的按照行业规范进行。
安装、维护中工作人员不严格按上面的方法操作,就会埋下总线不稳定的隐患。
不但抗干扰能力低,还容易脱落。
正确的接法如下。
PROFIBUS电缆在插头内接线时,须将屏蔽层剥开(屏蔽层长短要适中,保证和连接器金属部分完全接触),压在插头内的金属部分,将电缆的红色和绿色芯固定在端子上,红色芯应接在端子A,绿色芯应接在端子B;拧紧活动夹子,确保总线压紧屏蔽线该金属部分与插头外部的金属部分相连,当将插头插在CPU或者ET200M等设备的DP口上时,则通过设备连接到了安装底板,而安装底板一般是连接在柜壳上并接地的,从而实现了屏蔽层的接地。
2.2 PROFIBUS总线柜内的布线
由于Profibus—DP总线信号是弱电信号,不能距离动力电缆电线或强电设备太近,特别是整流变频设备。
高电压,大电流的动力电缆,与小电压和小电流的电缆应该是分线槽布线,同时线槽应盖上盖板,尽量全封闭;如果现场无法分线槽布线,则将两类电缆尽量远离。
通讯电缆过长时,不要形成环状。
根据“右手定律”,如果接成环状,有磁力线从环中间穿过时,容易产生干扰信号。
尽量将过长的电缆剪短,放入柜内的电缆槽内。
通讯电缆的屏蔽层在进/出电气柜时,都应该进行屏蔽层接地处理屏蔽层应该保证与接地铜排进行大面积的接触。
通讯电缆在进/出电柜时,都应该将电缆的屏蔽层进行接地处理。
这样避免外部的干扰信号进入电柜,同时也避免柜内产生的干扰对外部设备造成影响,从而减少了外界磁场对网络信号电压的影响。
2.3 传输距离与速率设置不匹配
现场总线的传输速率与距离的关系见表1。
表1显示的是传输速率与距离的理论值,在现场实际应用还要考虑现场的环境、设备的稳定性等因素。
精密带钢光亮线传动部分的的PROFIBUS网络由主控(Siemens S7—300)、低压开关柜总线、43台LENZE变频器构成。
最初组态时,设置网络的传输速率为 1.5Mbps,系统能稳定运行。
经过了半年的运行,系统出现了不稳定,但是实际的距离小于最大理论距离。
在后来的调试过程中将传输速率由原来的1.5Mbps改为500kbps,通讯不稳定的问题也随之解决了。
这说明在总线调试的过程中还要考虑现场的实际,往往最大理论值实际中是很难达到的。
2.4 中继器的使用
PROFIBUS网络是RS485串口通讯,每个网络理论上最多可连接127个物理站点,其中包括主站、从站以及中继设备;每个物理网段最多32个物理站点设备,每个中继设备(RS485中继器、OLM)也做为网络中的一个物理站点,但没有站号;精密带钢的光亮线传动部分的DP 分站共有43个,理论上已经超出了32个上限,但是原有的设计中没有
中继器,在改造的过程中增加了一个中继器。
2.5 PROFIBUS电缆
PROFIBUS介质是一根屏蔽双绞电缆,屏蔽可以提高电磁兼容(EMC)能力。
PRO FIBUS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≥0.22mm224(AWG)。
电缆选择标准参见美国标准EIA RS-485的附录。
信号在传输的过程中如果发生电缆阻抗的变化,信号在这个地方就会引起反射。
消除这种反射的方法,其一可以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;其二就是保证整条通讯电路上的PROFIBUS电缆属于同一种规格。
这样可以避免信号传输过程中的反射干扰。
2.6 改善效果
太钢精密带钢公司的光亮退火线自调试完后,PROFIBUS—DP总线起初出现的问题比较多,基本上都是通讯不稳定,甚至通信中断,造成炉内钢带过烧,导致很多质量不合卷。
自2011年,我们按照上述方法经过了多次优化改造,现已连续运行一年时间无Profibus—DP总线故障,取得了显著的效果,为公司创造了很客观的效益。
用PROFIBUS-TESTER诊断检测后不难看出,改造前受干扰的各站电压都恢复了正常值,由此可以看出按照标准的规范安装施工的重要性。
3 结语
PROFIBUS总线的应用场合非常多,应用环境也各不相同,但只要严格按照PROFIBUS的规范进行网络拓扑的设计、遵守布线规则、处理好系统的“地”与“接地”等,将在很大程度上避免总线网络使用中出现的各种问题。
因此,也希望本文能给广大工作在自动化控制领域的人员提供一些参考,按照PROFIBUS的安装和规范正确的进行现场施工保证PROFIBUS总线网络和整个自动化项目的正常运行。
参考文献
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