西門子PROFIBUS-DP通訊網線
產品規格：*
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產品價格：價格優勢
產品貨期：現貨銷售
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1．PROFIBUS的協議結構
PROFIBUS協議結構是根據ISO7498標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現場總線信息規范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務；LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1157-2標準，PA的傳輸技術可確保其本質安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。
2．PROFIBUS的傳輸技術
PROFIBUS提供了三種數據傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
（1) RS-485傳輸技術
RS-485傳輸是PROFIBUSzui常用的一種傳輸技術，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術基本特征是：網絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。RS-485傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；每個分段上zui多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯的中繼器一般不超過4個；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設備投入運行，全部設備均需選用同一傳輸速率。電纜zui大長度取決于傳輸速率采用RS-485傳輸技術的PROFIBUS網絡使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數據線不要擰絞，系統在高電磁發射環境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。
（2）IEC1157-2傳輸技術
IEC1l57-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業的要求。它可保持其本質安全性，并通過總線對現場設備供電。IEC1157-2是一種位同步協議，可進行無電流的連續傳輸，通常稱為H1。
（3）光纖傳輸技術
PROFIBUS系統在電磁干擾很大的環境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸的距離。可使用兩種光纖導體：一種是價格低廉的塑料纖維導體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導體，供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供總線插頭可將RS-485信號轉換成光纖導體信號或將光纖導體信號轉換成RS-485信號。
3. PROFIBUS總線存取控制技術
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術，它是通過OSI參考模型第2層（數據鏈路層）來實現的，它包括保證數據可靠性技術及傳輸協議和報文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現場總線數據鏈路層（FDL，Fieldbus Data link）。介質存取控制（M A C， Medium Access Control）具體控制數據傳輸的程序，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發送數據。PROFIBUS協議的設計要滿足介質存取控制的兩個基本要求：
1）在復雜的自動化系統（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務。
2）在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通信，應盡可能快速又簡單地完成數據的實時傳輸。
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主站在一個確切規定的時間內得到總線存取權（令牌），令牌在所有主站中循環一周的zui長時間是事先規定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通信關系表與所有從站通信，向從站發送或讀取信息，也可依照主-主通信關系表與所有主站通信。所以可能有3種系統配置：純主-從系統、純主-主系統和混合系統在總線系統初建時，主站介質存取控制MAC的任務是制定總線上的站點分配并建立邏輯環。在總線運行期間，斷電或損壞的主站必須從環中排除，新上電的主站必須加入邏輯環第2層的另一重要工作任務是保證數據的高度完整性。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作，除提供點對點邏輯數據傳輸外，還提供多點通信，包括廣播和選擇廣播功能。
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實驗環境，見表1。
序號 | 名稱 | 訂貨號 |
1 | CR3導軌 | 6ES7 401-1DA01-0AA0 |
2 | PS407 | 6ES7 407-0KA02-0AA0 |
3 | CPU414-3 | 6ES7 414-3XM05-0AB0 |
4 | CPU315-2 DP | 6ES7 315-2AH14-0AB0 |
5 | PROFIBUS 標準電纜 | 6XV1 830-0EH10 |
6 | RS485總線連接器 | 6ES7972-0BB42-0XA0 |
7 | STEP7 V5.5 SP2 |
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8 | Windows XP SP3 |
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表1
2. 組態
2.1配置S7-400站點
S7-400站點配置參見表2。
序號 | 說明 | 圖示 |
|---|---|---|
1. | 創建新項目并在項目中插入S7-400站點 |
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2. | 打開硬件組態，組態S7-400站點 |
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3. | 在硬件目錄中查找使用的導軌型號，并雙擊找到的導軌型號 |
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4. | 在硬件目錄選擇使用的電源，并拖拽到導軌的1號槽 | |
5. | 在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導軌的3號槽，系統將自動彈出DP接口屬性對話框 | |
6. | 在對話框Address下拉框中設置DP站地址為2，單擊NEW按鈕添加新子網 | |
7. | 添加子網PROFBUS(1)，單擊選項頁“Network Setting” |
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8. | 選擇PRFIBUS總線傳輸速率為1.5Mbps， Profile中選擇Standard，單擊所有屬性對話框OK按鈕 | |
9. | 編譯保存S7-400站點硬件組態，下載到S7-400 CPU中 |
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10. | 從菜單欄Option下Configure Network命令進入網絡組態界面 |
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11. | 如右圖所示，右鍵單擊CPU414-3DP，在彈出對話框中選擇Insert New Connection命令，插入一個新連接 |
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12. | a) 選擇Unspecified連接伙伴， b) 連接類型菜單中選擇S7 connection，單擊OK按鈕，彈出 S7 connection 屬性對話框 | |
13. | S7 connection屬性對話框設置： a) 選中Established an active connection b) Interface選擇CPU414-3 DP，DP(R0/S3) c) 設置伙伴PROFIBUS地址3 d) 設置本地ID為1 e) 點擊Address Details按鈕 | |
14. | Address Detail對話框設置 a) 設置安裝CPU的機架號0 b) 設置安裝CPU的插槽號，對于S7-300，CPU只能安裝在2號槽 c) 設置連接資源號，對于S7單邊連接，連接資源號總是3 設置完成后可看到伙伴TSAP為03.02，點擊OK按鈕關閉屬性對話框 | |
15. | 點擊編譯保存圖標，完成S7單邊連接組態，并下載至S7-400 CPU中
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表 2
2.2配置S7-300站點
S7-300站點配置參見表3。
序號 | 說明 | 圖示 |
|---|---|---|
1. | 創建新項目并在項目中插入S7-300站點 |
|
2. | 打開硬件組態，組態S7-300站點 |
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3. | 在硬件目錄SIMATIC-300，RACK-300下雙擊Rail，插入S7-300導軌 |
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4. | 在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導軌的2號槽，系統將自動彈出DP接口屬性對話框 |
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5. | 參考表2序號6~8步驟，將CPU的 PROFIBUS DP地址設置為3，傳輸速率設置為1.5Mbps，Profile中選為Standard。編譯保存完成S7-300站點組態，并下載到S7-300 CPU中 |
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表 3
3 通信連接
如圖3-1示意圖，使用RS485總線連接器通過PROFIBUS標準電纜分別連接CPU414-3 的X2接口和CPU315-2的X2 接口。
圖3-1 CPU之間DP通信連接示意圖
4 通信編程
由于配置的是S7單邊通信，只需在配置S7網絡連接的一方進行編程，所以本例中只在CPU414-3中編程調用系統功能塊SFB14/SFB15，如圖4-1和圖4-2。
圖4-1 調用功能塊SFB14
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