請參看文檔:Profibus 接線
插頭用于連接ROFIBUS電纜和PROFIBUS的站點(diǎn)(如圖1)。
圖1 PROFIBUS插頭的使用
在PROFIBUS插頭上,有一個進(jìn)線孔(In)和一個出線孔(Out),分別連接至前一個站和后一個站。
1.每個物理網(wǎng)段兩個終端站點(diǎn)上的插頭,需要將網(wǎng)線連接在進(jìn)線口“In”,同時將終端電阻設(shè)置為“On”(如圖2)
2.位于網(wǎng)段中間的站點(diǎn),需要依次將網(wǎng)線連接在進(jìn)線口“In”和出線口“Out”,同時將終端電阻設(shè)置為(如圖2)
3.為了便于系統(tǒng)診斷和維護(hù),建議至少每個網(wǎng)段的兩個終端站點(diǎn)處的插頭盡量使用帶編程口的(如圖1中左側(cè)接頭)
圖2 PROFIBUS插頭的連接和設(shè)置
4. 對于總線中終端設(shè)備采用接線方式連接(非profibus接頭),采用如圖6所示自行連接終端電阻,或采用條目6中的有源終端電阻。
圖3 終端電阻的組成
5.當(dāng)處于終端位置的設(shè)備掉站或人為關(guān)閉時,標(biāo)準(zhǔn)接頭上的電阻也隨之失效。因此整體網(wǎng)絡(luò)在此終端將缺失終端電阻,并可能導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)的故障。
西門子提供有源終端電阻(6ES7 972-0DA00-0AA0)確保此終端位置的電阻一直有效。
圖4 有源終端電阻
可以。如圖所示,注意CPU放在中間位置時,終端電阻撥到OFF。
可以延長。需要把兩根電纜接起來,不能簡單的把兩根銅芯擰起來,因為這樣會破壞電纜的特征阻抗,將會導(dǎo)致通訊問題。
1.可使用下圖中的一對接頭來連接兩根需要接起來的電纜。
訂貨號:6GK1905-0EA10 和 6GK1905-0EB10
2.也可使用中繼器連接。
注意事項:
每個網(wǎng)絡(luò)理論上最多可連接127個物理站點(diǎn),其中包括主站、從站以及中繼設(shè)備;
每個網(wǎng)段支持32個物理設(shè)備(節(jié)點(diǎn)),超過此數(shù)量需要增加485中繼器,每個網(wǎng)絡(luò)最多9個中繼器。
485中繼器的接線及使用請參看:485中繼器使用入門
網(wǎng)絡(luò)支持多主站,但在同一網(wǎng)絡(luò)中,不建議多于3個主站;
一般0是PG的地址,1~2為主站地址,126為某些從站默認(rèn)的地址,127是廣播地址,因而這些地址一般不再分配給從站,故DP從站最多可連接124個,站號設(shè)置一般為 3~125。
選擇標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS通訊電纜
標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS通訊電纜的特性阻抗為150歐姆,這與PB頭的終端電阻設(shè)置為“ON”時的終端電阻值剛好匹配,如果選擇普通的電纜,其特性阻抗與終端電阻很可能不匹配,則通訊性能將會受到影響;
標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS電纜往往是雙層屏蔽的,屏蔽效果比較好。另外,標(biāo)準(zhǔn)通訊電纜是雙絞的,因而對于信號在電纜內(nèi)傳輸時自身產(chǎn)生的干擾也能夠起到自我抑制的作用。
屏蔽層多點(diǎn)接地
PROFIBUS電纜在插頭內(nèi)接線時,須將屏蔽層剝開,壓在插頭內(nèi)的金屬部分,該金屬部分與當(dāng)Sub-D插頭外部的金屬部分相連,當(dāng)將插頭插在CPU或者ET200M等設(shè)備的DP口上時,則通過設(shè)備連接到了安裝底板,而安裝底板一般是連接在柜殼上并接地的,從而實(shí)現(xiàn)了屏蔽層的接地。
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圖5 PROFIBUS 插頭內(nèi)部接線即屏蔽層的處理
由于接地有利于保護(hù)PLC設(shè)備以及DP通訊口,因此對于所有的PROFIBUS站點(diǎn)都要求進(jìn)行接地處理,即“多點(diǎn)接地”。
布線規(guī)則(重要)
a. 不同電壓等級的電纜分線槽布線
高電壓,大電流的動力電纜,與小電壓和小電流的電纜應(yīng)該是分線槽布線,同時線槽應(yīng)蓋上蓋板,盡量全封閉;如果現(xiàn)場無法分線槽布線,則將兩類電纜盡量遠(yuǎn)離,中間加金屬隔板進(jìn)行隔離,同時金屬線槽要做接地處理(圖6)。
圖8 電纜槽架以及電纜在線槽內(nèi)的處理
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圖7 現(xiàn)場布線
電纜槽架之間也的連接應(yīng)該保證用金屬連接部件大面積連接處理,同時注意“接地”的連接
圖8 電纜橋架之間的連接以及接地處理
b. 通訊電纜單獨(dú)在線槽外布線時,可根據(jù)情況采用穿金屬管的方式,這樣既可以保護(hù)通訊電纜不被損壞,對于防止EMC的干擾也有好處,但注意外部的金屬管需要接地
圖9 現(xiàn)場的通訊電纜
圖9中的電纜通訊直接暴露在外面,很容易被壓斷,類似情況可考慮局部或者全部穿管。
c. 通訊電纜與動力電纜避免長距離平行布線
由于平行布線的兩根電纜之間需要考慮空間電容耦合,因此為了避免相互之間的影響,應(yīng)避免平行布線(圖10)。
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圖10 通訊電纜在線槽內(nèi)與動力電纜平行走線
在圖10中,通訊電纜不僅沒有滿足a. 或 b. 兩條原則,反而與比較大的動力電纜平行布線,這會導(dǎo)致該電纜比較容易受到動力電纜的干擾。
可以交叉布線:
兩根交叉布線的電纜相互之間不會因為容性耦合而產(chǎn)生干擾。
d. 盡量將電纜貼近大面積的金屬板(圖11)
圖11 通訊電纜貼近金屬板
通訊電纜應(yīng)與大面積的金屬板或“地平面”貼近。
e. 通訊電纜過長時,不要形成環(huán)狀(圖12)
圖12 通訊電纜形成環(huán)
此時如果有磁力線從環(huán)中間穿過時,根據(jù)“右手定律”,容易產(chǎn)生干擾信號。
在圖12中,盡管背板是比較大的金屬板,但由于項目已經(jīng)完成,因而不存在電纜長度變化的可能,因此還是建議用戶將過長的電纜剪短,放入柜內(nèi)的電纜槽內(nèi)。
f. 通訊線連接的設(shè)備應(yīng)做等電勢連接
PROFIBUS 連接的站點(diǎn)可能分布較廣,為了保證通訊的質(zhì)量,一般要求所有通訊站點(diǎn)都應(yīng)該處于同一個電壓等級上,即應(yīng)當(dāng)都是“等電勢”的(圖13)。
圖13 通訊站點(diǎn)之間應(yīng)做“等電勢”處理
如果兩個站點(diǎn)的“地”之間不等電勢,則當(dāng)兩個設(shè)備分別各自接地時,將會在兩個接地點(diǎn)之間產(chǎn)生電勢差,此時電流會流過通訊電纜的屏蔽層,從而對通訊產(chǎn)生影響。因此應(yīng)該在兩個設(shè)備之間進(jìn)行等電勢的綁定。
可以用等勢線將兩個設(shè)備的“地”進(jìn)行連接,等勢線的規(guī)格為:銅 6mm2 ,鋁 16mm2,鋼 50mm2 。
當(dāng)然,這里不是要求所有的現(xiàn)場都需要增加額外的等勢線而增加成本,只是建議在出現(xiàn)接地點(diǎn)電勢不相等的情況時,如果影響到通訊,或者可能造成設(shè)備損壞,則應(yīng)當(dāng)想辦法加以改進(jìn)。
如果由于接地點(diǎn)本身的原因造成了通訊不穩(wěn)定,比如某個系統(tǒng)的“地”本身存在著很強(qiáng)的干擾,則在此處將屏蔽層接地反而會對PROFIBUS通訊造成影響,因而此時應(yīng)該考慮首先處理好“地”,然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。
為現(xiàn)場設(shè)備提供一個良好的“地”以及進(jìn)行正確的“接地”是提高EMC特性的前提(圖14)。
圖14 系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地設(shè)計和實(shí)施
g. 通訊線在電柜內(nèi)的布線
通訊電纜在電柜內(nèi)布線時,也應(yīng)該遵循之前的原則,即遠(yuǎn)離干擾源。
在柜內(nèi)的走線應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精心的設(shè)計,盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線槽內(nèi)走線(圖15),同時,不要在柜內(nèi)形成“環(huán)”,特別要避免將變頻器等干擾源包圍在“環(huán)”內(nèi)。
圖15 通訊電纜與動力電纜在電柜內(nèi)的受干擾情況
首先是PROFIBUS插頭,除了之前介紹的,需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分外,還需要注意屏蔽層不要剝開的太長,否則會暴露在空間,成為容易受干擾的“天線”(圖16)。
圖16 屏蔽層暴露在空間容易接收干擾
通訊電纜的屏蔽層在進(jìn)/出電氣柜時,都應(yīng)該進(jìn)行屏蔽層接地處理
屏蔽層應(yīng)該保證與接地銅排進(jìn)行大面積的接觸(圖17)。
圖17 屏蔽層的接地
通訊電纜在進(jìn)/出電柜時,都應(yīng)該將電纜的屏蔽層進(jìn)行接地處理。這樣避免外部的干擾信號進(jìn)入電柜,同時也避免柜內(nèi)產(chǎn)生的干擾對外部設(shè)備造成影響(圖18)
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圖21 屏蔽電纜的“豬尾巴”連接
如果使用場合存在過壓的危險,請在柜外采用直埋電纜,同時在柜內(nèi)、柜外的電纜上采用過壓保護(hù)裝置(圖40)。
如果存在雷擊,請參照防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷的設(shè)計。
圖22 過壓保護(hù)裝置
變頻器等比較大功率的設(shè)備除了通過干擾電源、通過空間輻射干擾影響設(shè)備正常運(yùn)行外,隨著變頻器等設(shè)備具有PROFIBUS通訊的能力,這些設(shè)備產(chǎn)生的干擾也有可能直接進(jìn)入通訊系統(tǒng),因而應(yīng)該對變頻器進(jìn)行EMC的處理。
首先是變頻器的安裝。在電柜內(nèi),盡量用鍍鋅底板替代噴漆底板做為安裝背板(圖23),以改善EMC特性。
圖23 使用鍍鋅安裝底板代替噴漆底板
變頻器的出線,都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的EMC處理,比如采用通訊電纜采用屏蔽電纜接地,動力電纜采用屏蔽電纜接地或者采用鐵氧體磁環(huán)進(jìn)行濾波處理等(圖24)。
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