PROFIBUS接线方式
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。
关于PROFIbus总线
关于PROFIbus总线（１）三种PROFIBUS(DP．FMS．PA)均使用一致的总线存取协议。
该协议是通过OSI参考模型第二层（数据链路层）来实现的。
它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。
（２）在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link - FDL）。
介质存取控制（Medium Access Control - MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。
（３） PROFIBUS协议的设计要满足介质控制的两个基本要求：①．在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
②．在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。
因此，PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。
（４）令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。
在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行。
（５）主站得到总线存取令牌时可与从站通信。
每个主站均可向从站发送或读取信息。
因此，可能有以下三种系统配置：①．纯主－从系统②．纯主－主系统③．混合系统（６）以一个由３个主站．７个从站构成的PROFIBUS系统为例。
３个主站之间构成令牌逻辑环。
当某主站得到令牌报文后，该主站可在一定时间内执行主站工作。
在这段时间内，它可依照主－从通讯关系表与所有从站通信，也可依照主－主通讯关系表与所有主站通信。
（７）在总线系统初建时，主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。
在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。
（８）第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。
PROFIBUS第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。
（９）PROFIBUS在第二层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及选择广播功能。
PROFIBUS 网络拓扑结构
PROFIBUS 网络拓扑结构PROFIBUS总线符合EIA RS485[8]标准，PROFIBUS RS485的传输是以半双工、异步、无间隙同步为基础的。
传输介质可以是光缆或屏蔽双绞线。
1、电气传输时网络拓扑电气传输时为总线型拓扑结构，使用PROFIBUS电缆和PROFIBUS连接器连接PROFIBUS站点。
每一个RS485网段最大为32个站点（包括有源网络元件例如RS485中继器)，在总线的两端必需使用终端电阻，结构如图1所示。
图1 PROFIBUS电气网络结构总线的终端电阻集成在连接器及网络部件中。
假如需要扩展总线的长度，或者PROFIBUS站点数大于32个时，就要使用RS485中继器（RS485 Repeater）进行扩展。
例如，PROFIBUS总线的长度为500米，而波特率要求达到1.5MBit/s，波特率为1.5MBit/s时总线最大的长度为200米，要扩展到500米，就需要加入两个RS485中继器。
西门子RS485中继器具有信号放大和再生功能，在一条PROFIBUS总线上最多可以安装9个RS485中继器。
使用RS485中继器的PROFIBUS网络可以进行总线和树型拓扑，如图2所示，网段2得到网段1的放大再生信号，同样网段1也得到网段2的放大再生信号，在中继器上带有拨码开关，可以设置网段1、网段2隔离用于测试以及使能终端电阻。
网段2可以像网段1一样通过接线端子A2、B2进行扩展，但是在连接最终一个站点时必使能终端电阻。
图2 使用RS485中继器的拓扑结构由于中继器占用站点数，使用多个中继器进行扩展时应遵守下列规章：一个网段最大有32个节点(包括Repeater、OLM及其它带有RS485驱动的元件）。
第一个和最终一个网段最多有31个站点。
两个中继器间最多有30个站。
每一个网段终端必需有终端电阻。
2、光纤网络拓扑结构使用OLM (Optical Link Module) 光电转换模块可以支持总线拓扑、冗余环网和星型拓扑结构。
S7200与S7300之间的ProfibusDP通讯
③在图15中定义S7-300从站的通信接口区。
Address type Length Unit
Consistency
表1
选择为“Input”对应I区，“Output”对应Q区
设置通信区域的大小，最多32字节
插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面，如图12所示。点击“New”按钮 新建PROFIBUS（1），组态PROFIBUS站地址，本例中为4。点击 “Properties”按钮组态网络属性，选择“Network Settings”进行网络参 数设置，在本例中设置PROFIBUS的传输速率为“1．5Mbit／s”，行规为 “DP”。如图13所示。
（2）资源需求
带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。 从站为带I/O模块的ET200M。 MPI网卡CP5611。 ProfiBus总线连接器以及电缆。 STEP7 V5.2系统设计软件
（3）网络组态以及参数设置
组态“从站”硬件 在STEP7中新建一个“主站与智能从站的通信”的项目。先插入一个S7-300 站，然后双击“Hardware”选项，进人“Hw config”窗口。点击“Catalog” 图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次插人机架、电源、CPU等 进行硬件组态。
在本例中分别设置一个Input区和一个Output区，其长度均设置为2字节。 设置完成后在“Configuration”标签页图16中会看到这两个通信接口区。
（4）组态“主站”硬件
组态完从站后，以同样的方式建立S7-300主站并组态，本例中设置站 地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为2，并选择与从站相同的PRFIBUS网络，如图17所示。
PROFIBUS-DP用户手册(V1.01)
文档编号 版本 密级 PRONET-S002 V1.01内部公开 南京埃斯顿自动控制技术有限公司研发部资源类别：共25页PROFIBUS-DP 用户手册拟制： 日期： 审核： 日期： 批准： 日期：修订记录日期 修订版本 描述 作者 2008/08/28 1.00 初稿完成 徐慧2009/09/14 1.01 Profibus-DPV0, DPV1 , DPV2合并在DP100模块的一个DSP程序。
易健第一章：前言本说明书内容主要介绍PROFIBUS接线，配置，功能和软件协议。
z第二章：PROFIBUS简介z第三章：产品概述z第四章：安装信息z第五章：PROFIBUS-DP通讯z第六章：GSD文件说明及参数设定z第七章：LED灯指示说明及故障排除方法z第八章：参数模式/对象字典z第九章：参数描述第二章：PROFIBUS 简介2.1 PROFIBUS 概况PROFIBUS是一个国际化、开放性且独立于供货商的（vendor-independent）通讯协议标准，广泛应用于生产、制造、加工和建筑自动化以及其它自动化控制领域。
PROFIBUS 根据不同需求及应用，有三种主要类型：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA及PROFIBUS-FMS：z PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）：PROFIBUS-DP是一种速率快且成本低的通讯系统，专为高速数据传输而设计的。
PROFIBUS-DP被广泛使用，尤其在远程I/O系统、马达控制中心以及变频器的应用上。
采用PROFIBUS-DP连接自动化系统与分散外围装置间通讯时，可达到最佳化的效果。
z PROFIBUS-PA（Process Automation）：PROFIBUS-PA（通常附有 MBP-IS 传输技术）是一种用于过程自动化的PROFIBUS通讯系统，PROFIBUS-PA以PROFIBUS-DP为基础，在数据传输上为PROFIBUS-DP通讯协议的延伸，专门支持本质安全防爆应用，可藉由本质安全防爆MBP-IS接口，应用在有爆炸危险的区域。
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 )。
FM1201 ProfiBus-DP总线重复器模块使用说明书
1 3 5 7 9 11
奇数端子
NC NC NC B2 B1 V+ 2 4 6 8 10 12
偶数端子
NC NC NC A2 A1 V图 3-4 FM1303接线端子定义
HollySys
5
DP总线重复器模块
3.3.1 底座 FM1303 跳线的定义
FM1201
图 3-2 FM1303 底座模板
跳线定义： JP1：用于关断或接通总线的两侧，1，2短接为接通（BUS ON），2，3短接为关断（BUS OFF）； JP2：用于设置模块的工作方式，默认设置为1，2短接，并且已用短路丝焊接，不可更改。 JP3，JP4：用于设置总线DP1是否连终端匹配电阻。1，2短接表示接终端匹配电阻（TR1 ON），2，3短接表示不接终端匹配电阻（TR1 OFF）； JP5，JP6：用于设置总线DP2是否连终端匹配电阻。1，2短接表示接终端匹配电阻（TR2 ON）， 2，3短接表示不接终端匹配电阻（TR2 OFF）； JP7，JP8：用于设置模块类型，默认设置为2，3短接，并且已用短路丝焊接，不可更改。01
DP1
通讯 A1 B1 V- V+ 工作
接口
电源
B1
9
A1
10
B11
3
+5VA JP3
32 1
JP4
A11
4
B2
7
A2
8
B21
1
+5VB JP5
32 1 JP6
DP接线规则是确定的
DP接线规则是确定的，不管是不是软冗余。
接法是串行连接，网络两端的485连接器只接A1，B1，并且终端电阻为ON，网络中间节点终端电阻为OFF，A1，B1，A2，B2都有接线。
举个例子：你的一个CPU315-2DP为第一个DP接头，一个153-2为第二个接头，另一个个153-2为第三个接头。
那么接法是1A1--2A1,1B1---2B1,2A2---3A1,2B2--3B1;第一个和第三个接头终端电阻为ON，第二个接头终端电阻为OFF。
我在AB前面加了123，分别代表第一个接头，第二个接头和第三个接头。
DP的连线是带屏蔽的二芯电缆PROFIBUS-DP协议一．PROFIBUS – Dp用于现场层的高速数据传送。
主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。
总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。
除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-Dp还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态．诊断和报警处理。
①传输技术：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。
波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。
②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主－从传送。
支持单主或多主系统。
总线上最站点（主－从设备）数为126。
③通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。
循环主－从用户数据传送和非循环主－主数据传送。
④运行模式：运行．清除．停止。
⑤同步：控制指令允许输入和输出同步。
同步模式：输出同步；锁定模式：输入同步。
⑥功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。
各DP从站的动态激活和可激活。
DP从站组态的检查。
强大的诊断功能，三级诊断诊断信息。
输入或输出的同步。
通过总线给DP从站赋予地址。
通过部线对DP主站（DPM1）进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。
⑦可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD＝４进行。
DP从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。
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Profibus-DP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）。
Profibus-DP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。
Profibus-DP常见故障
（1）终端DP头接线错误，或终端电阻设置错误。
（2）DP头接线不牢，最好接完线用上面的方法测试一遍。
（3）硬件配置和从站号设置问题。