西門子總線接頭6ES7972-0BA42-0XA0原裝正品

 
SIEMENS潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司
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西門子DP總線逐漸在工業(yè)現(xiàn)場推廣，不少設(shè)備不但具有傳統(tǒng)儀表的功能，而且還具備現(xiàn)場總線的功能、在DCS中，西門子DP總線被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)場總線在使用中需要注意以下幾個(gè)問題：
1）通信距離。西門子DP總線的通信距離一般有一定的要求，例如，PROFIBUS/DP在12Mbps速率時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)電纜，可以達(dá)到200m，如果采用187.5kbps速率，可以達(dá)到1 000m。通信距離有兩層含義是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不通過中繼器能夠?qū)崿F(xiàn)的距離，一般來說，距離和通信速率成反比；另一個(gè)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。往往在廠家的介紹材料中對(duì)于此類的描述不夠清楚，在實(shí)際使用中，必須考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的范圍，電磁波信號(hào)在電纜中傳遞是需要時(shí)間的，特別在—些高速的現(xiàn)場總線中，如果增大距離，就必須對(duì)一些通信參數(shù)進(jìn)行修改；
2）線纜選擇?，F(xiàn)場的環(huán)境決定現(xiàn)場總線的通信速度和通信介質(zhì)。一般而言，西門子DP總線線采用電信號(hào)傳遞數(shù)據(jù)，在傳輸?shù)倪^程中不可避免地收到周圍電磁環(huán)境的影響。大多數(shù)現(xiàn)場總線采用屏蔽雙絞線。必須注意的是，不同種類現(xiàn)場總線要求的屏蔽雙絞線可能是不同的?，F(xiàn)場總線的開發(fā)者一般規(guī)定一種特制的線纜，在正確使用這種線纜的條件下才能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的速率和傳輸距離。在電磁條件極度惡劣的條件下，光纜是合理的選擇，否則局部的干擾，可能影響整個(gè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的工作；
3）隔離。一般來說，西門子DP總線的電信號(hào)與設(shè)備內(nèi)部是電氣隔離的?，F(xiàn)場總線電纜分布在車間的各個(gè)角落，一旦發(fā)生高電壓串入，會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)段所有設(shè)備的總線收發(fā)器損壞。如果不加以隔離，高電壓信號(hào)會(huì)繼續(xù)將設(shè)備內(nèi)部其他電路損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果；
4）屏蔽。西門子DP總線采用的屏蔽電纜的外層必須在一點(diǎn)良好接地，如果高頻干擾嚴(yán)重，可以采用多點(diǎn)電容接地，不允許多點(diǎn)直接接地，避免產(chǎn)生地回路電流；
5）連接器?，F(xiàn)場總線一般沒有對(duì)連接器做嚴(yán)格的規(guī)定，但是如果處理不當(dāng)，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)通信。例如，現(xiàn)場總線一般采用總線型菊花鏈連接方式，在連接每一個(gè)設(shè)備時(shí)，必須注意如何不影響在現(xiàn)有通信的條件下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備插入和摘除，這對(duì)連接器就有一定的要求；
6）終端匹配。西門子DP總線信號(hào)和所有電磁波信號(hào)一樣具有反射現(xiàn)象，在總線每一個(gè)網(wǎng)段的兩個(gè)終端，都應(yīng)該采用電阻匹配，作用可以吸收放射，第二個(gè)作用是在總線的兩端實(shí)現(xiàn)正確的電平，保證通信。因此，現(xiàn)場總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成，它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了控制領(lǐng)域?qū)档统杀?、提高可靠性、增?qiáng)可維護(hù)性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化的要求。

西門子DP總線應(yīng)用領(lǐng)域
每種總線大都有其應(yīng)用的領(lǐng)域，比如FF、PROFIBUS-PA適用于石油、化工、醫(yī)藥、冶金等行業(yè)的過程控制領(lǐng)域；LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet適用于樓宇、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域；DeviceNet、西門子DP總線適用于加工制造業(yè)，而這些劃分也不是每種現(xiàn)場總線都力圖將其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，彼此滲透。

12背景

編輯

大多數(shù)的現(xiàn)場總線都有一個(gè)或幾個(gè)大型跨國公司為背景并成立相應(yīng)的組織，力圖擴(kuò)大自己的影響、得到更多的*。比如PROFIBUS以Siemens公司為主要支持，并成立了PROFIBUS用戶組織。WorldFIP以Alstom公司為主要后臺(tái)，成立了WorldFIP用戶組織。

地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)

為了加強(qiáng)自己的競爭能力，很多總線都爭取成為國家或者地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，比如PROFIBUS已成為德國標(biāo)準(zhǔn)，WorldFIP已成為法國標(biāo)準(zhǔn)等。

制造商

為了擴(kuò)大自己產(chǎn)品的使用范圍，很多設(shè)備制造商往往參與不止一個(gè)甚至多個(gè)總線組織。

協(xié)調(diào)

由于競爭激烈，而且還沒有哪一種或幾種總線能一統(tǒng)市場，很多重要企業(yè)都力圖開發(fā)接口技術(shù)，使自己的總線能和其他總線相連，在標(biāo)準(zhǔn)中也出現(xiàn)了協(xié)調(diào)共存的局面。

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，要求也千變?nèi)f化，使用一種現(xiàn)場總線技術(shù)也很難滿足所有行業(yè)的技術(shù)要求；現(xiàn)場總線不同于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人們將會(huì)面對(duì)一個(gè)多種總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)世界。技術(shù)發(fā)展很大程度上受到市場規(guī)律、商業(yè)利益的制約；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不僅是一個(gè)技術(shù)規(guī)范，也是一個(gè)商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物。而現(xiàn)場總線的關(guān)鍵技術(shù)之一是彼此的互操作性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線技術(shù)的統(tǒng)一是所有用戶的愿望。

13主流總線

下面就幾種主流的現(xiàn)場總線做一簡單介紹。

1、基金會(huì)現(xiàn)場總線（FoundationFieldbus 簡稱FF）

這是以美國Fisher-Rousemount公司為首的聯(lián)合了橫河、ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首的聯(lián)合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協(xié)議于1994年9月合并的。該總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。

基金會(huì)現(xiàn)場總線采用標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，另外增加了用戶層。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25Kbit/秒，通信距離可達(dá)1900m，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符號(hào)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。FF的物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼切斯特編碼。

2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域網(wǎng)）

早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被ISO標(biāo)準(zhǔn)組織制定為標(biāo)準(zhǔn)，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來避免沖突，通訊距離遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s，通訊速率可達(dá)40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片。

西門子DP總線產(chǎn)品特點(diǎn)：

　西門子DP總線是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)[2-3],可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級(jí)到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案[4].ProfiBus系列由ProfiBus-DP/FMS/PA三個(gè)兼容部分組成。其中ProfiBus-DP和PA的特點(diǎn)如下[1,5]:

　　西門子DP總線是適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)與分散I/O 之間的高速通信；可取代24 V 或4~20 mA 的串聯(lián)式信號(hào)傳輸；使用RS 485傳輸技術(shù)或光纖媒體。

　　西門子DP總線是專為過程自動(dòng)化設(shè)計(jì)；可將變送器和執(zhí)行器連接到一根公共總線，可用于本質(zhì)安全領(lǐng)域；數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的ProfiBus-DP協(xié)議，還具有PA行規(guī)。

　　本文將采用ProfiBus-DP和ProfiBus-PA通信協(xié)議來構(gòu)建過程控制系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)架構(gòu)

　　本過程控制系統(tǒng)用于模擬對(duì)工業(yè)現(xiàn)場液位、溫度等信息的采集、處理，PID 控制和控制工藝流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)通過西門子DP總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，采用MPI通信方式與上位機(jī)進(jìn)行通信和遠(yuǎn)程控制，從而使整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)主要包含上位監(jiān)控機(jī)、CPU、以太網(wǎng)通信模塊、DP鏈路、分布式I/O和變頻器DP從站、溫度和壓力變送器、閥門定位器、電磁流量計(jì)等。CPU 采用Siemens 的S7300 315-2 DP,既具有多點(diǎn)通信功能的MPI 接口，又具有ProfiBus-DP通信功能[6].

　　3 系統(tǒng)組態(tài)

　　3.1 硬件組態(tài)

　　針對(duì)西門子S7-300 PLC 來說，其硬件組態(tài)是通過Step7 軟件來實(shí)現(xiàn)的。組態(tài)過程主要包括以下幾個(gè)步驟。

　?。?）新建項(xiàng)目

　　新建項(xiàng)目時(shí)需選擇好存儲(chǔ)路徑和項(xiàng)目名稱。

　?。?）添加工作站

　　右鍵點(diǎn)擊新建的站點(diǎn)名字，選擇插入SIMATIC300 Station.

　　（3）硬件配置[7]

　　雙擊Hardware 進(jìn)入硬件配置界面，從右側(cè)硬件列表中拖入機(jī)架，并按實(shí)際機(jī)架上模塊的順序依次添加電源、CPU（315-2DP）、AI/AO模塊。DP/PA bbbb等。根據(jù)每個(gè)測試系統(tǒng)的不同，有選擇的在PA層掛入變頻器、流量計(jì)、變送器和電磁閥等對(duì)象。圖2是組態(tài)完的結(jié)果。