RM新时代专业团队

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              RM新时代专业团队

              歡迎光臨大柏電子科技(上海)有限公司
              Profibus現場(chǎng)安裝指導
              2020/11/24 21:46:25


               Profibus 接線(xiàn)

               PRFOBUS接頭及終端電阻

               Profibus總線(xiàn)安裝規范

               網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)的規則

               通訊電纜的屏蔽層在電柜內的處理

               過(guò)壓保護

               減小變頻器等干擾源設備對通訊的影響

               Q&A CPU能否放置在總線(xiàn)中間位置?

               Q&A Profibus電纜斷了或者不夠長(cháng),能否延長(cháng)?

              PROFIBUS 接線(xiàn)

              請參看文檔:Profibus 接線(xiàn)

              PRFOBUS 接頭及終端電阻

              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(gè)進(jìn)線(xiàn)孔(In)和一個(gè)出線(xiàn)孔(Out),分別連接至前一個(gè)站和后一個(gè)站。

              1.每個(gè)物理網(wǎng)段兩個(gè)終端站點(diǎn)上的插頭,需要將網(wǎng)線(xiàn)連接在進(jìn)線(xiàn)口“In”,同時(shí)將終端電阻設置為“On”(如圖2)

              2.位于網(wǎng)段中間的站點(diǎn),需要依次將網(wǎng)線(xiàn)連接在進(jìn)線(xiàn)口“In”和出線(xiàn)口“Out”,同時(shí)將終端電阻設置為(如圖2)

              3.為了便于系統診斷和維護,建議至少每個(gè)網(wǎng)段的兩個(gè)終端站點(diǎn)處的插頭盡量使用帶編程口的(如圖1中左側接頭)

              2 PROFIBUS插頭的連接和設置

              4. 對于總線(xiàn)中終端設備采用接線(xiàn)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.當處于終端位置的設備掉站或人為關(guān)閉時(shí),標準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,并可能導致整體網(wǎng)絡(luò )的故障。

              西門(mén)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

               CPU能否放置在總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的中間位置?

              可以。如圖所示,注意CPU放在中間位置時(shí),終端電阻撥到OFF。

               Profibus電纜斷了或者不夠長(cháng),能否延長(cháng)?

              可以延長(cháng)。需要把兩根電纜接起來(lái),不能簡(jiǎn)單的把兩根銅芯擰起來(lái),因為這樣會(huì )破壞電纜的特征阻抗,將會(huì )導致通訊問(wèn)題。

              1.可使用下圖中的一對接頭來(lái)連接兩根需要接起來(lái)的電纜。

              訂貨號:6GK1905-0EA10 和 6GK1905-0EB10

              2.也可使用中繼器連接。

              Profibus總線(xiàn)安裝規范

              這里就PROFIBUS安裝的注意事項進(jìn)行介紹,同時(shí)會(huì )結合一些現場(chǎng)的實(shí)例加以說(shuō)明。

              注意事項

               每個(gè)網(wǎng)絡(luò )理論上最多可連接127個(gè)物理站點(diǎn),其中包括主站、從站以及中繼設備;

               每個(gè)網(wǎng)段支持32個(gè)物理設備(節點(diǎn)),超過(guò)此數量需要增加485中繼器,每個(gè)網(wǎng)絡(luò )最多9個(gè)中繼器。

              485中繼器的接線(xiàn)及使用請參看:485中繼器使用入門(mén)

               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(gè)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(gè),站號設置一般為 3~125。

              網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)的規則

              選擇標準PROFIBUS通訊電纜

              標準PROFIBUS通訊電纜的特性阻抗為150歐姆,這與PB頭的終端電阻設置為“ON”時(shí)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(huì )受到影響;

              標準的PROFIBUS電纜往往是雙層屏蔽的,屏蔽效果比較好。另外,標準通訊電纜是雙絞的,因而對于信號在電纜內傳輸時(shí)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電纜在插頭內接線(xiàn)時(shí),須將屏蔽層剝開(kāi),壓在插頭內的金屬部分,該金屬部分與當Sub-D插頭外部的金屬部分相連,當將插頭插在CPU或者ET200M等設備的DP口上時(shí),則通過(guò)設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)現了屏蔽層的接地。

              屏蔽層通過(guò)金屬部分進(jìn)行接地

               

              圖5 PROFIBUS 插頭內部接線(xiàn)即屏蔽層的處理

              由于接地有利于保護PLC設備以及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(xiàn)規則(重要)

              a. 不同電壓等級的電纜分線(xiàn)槽布線(xiàn)

              高電壓,大電流的動(dòng)力電纜,與小電壓和小電流的電纜應該是分線(xiàn)槽布線(xiàn),同時(shí)線(xiàn)槽應蓋上蓋板,盡量全封閉;如果現場(chǎng)無(wú)法分線(xiàn)槽布線(xiàn),則將兩類(lèi)電纜盡量遠離,中間加金屬隔板進(jìn)行隔離,同時(shí)金屬線(xiàn)槽要做接地處理(圖6)。

                 

              圖8 電纜槽架以及電纜在線(xiàn)槽內的處理

              通訊電纜采用單獨線(xiàn)槽,但最好加蓋板封閉

               

              電壓等級不同的電纜在此處距離過(guò)近

               

              圖7 現場(chǎng)布線(xiàn)

              電纜槽架之間也的連接應該保證用金屬連接部件大面積連接處理,同時(shí)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. 通訊電纜單獨在線(xiàn)槽外布線(xiàn)時(shí),可根據情況采用穿金屬管的方式,這樣既可以保護通訊電纜不被損壞,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 現場(chǎng)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(lèi)似情況可考慮局部或者全部穿管。

              c. 通訊電纜與動(dòng)力電纜避免長(cháng)距離平行布線(xiàn)

              由于平行布線(xiàn)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,應避免平行布線(xiàn)(圖10)。

              通訊電纜分別與不同的電纜平行布線(xiàn),且距離可能很長(cháng)

               

              圖10 通訊電纜在線(xiàn)槽內與動(dòng)力電纜平行走線(xiàn)

              在圖10中,通訊電纜不僅沒(méi)有滿(mǎn)足a. 或 b. 兩條原則,反而與比較大的動(dòng)力電纜平行布線(xiàn),這會(huì )導致該電纜比較容易受到動(dòng)力電纜的干擾。

              可以交叉布線(xiàn):

              兩根交叉布線(xiàn)的電纜相互之間不會(huì )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

              通訊電纜應與大面積的金屬板或“地平面”貼近。 

              e. 通訊電纜過(guò)長(cháng)時(shí),不要形成環(huán)狀(圖12)

               

              圖12 通訊電纜形成環(huán)

              此時(shí)如果有磁力線(xiàn)從環(huán)中間穿過(guò)時(shí),根據“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(cháng)度變化的可能,因此還是建議用戶(hù)將過(guò)長(cháng)的電纜剪短,放入柜內的電纜槽內。

              f. 通訊線(xiàn)連接的設備應做等電勢連接

              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)都應該處于同一個(gè)電壓等級上,即應當都是“等電勢”的(圖13)。

              圖13 通訊站點(diǎn)之間應做“等電勢”處理

              如果兩個(gè)站點(diǎn)的“地”之間不等電勢,則當兩個(gè)設備分別各自接地時(shí),將會(huì )在兩個(gè)接地點(diǎn)之間產(chǎn)生電勢差,此時(shí)電流會(huì )流過(guò)通訊電纜的屏蔽層,從而對通訊產(chǎn)生影響。因此應該在兩個(gè)設備之間進(jìn)行等電勢的綁定。

              可以用等勢線(xiàn)將兩個(gè)設備的“地”進(jìn)行連接,等勢線(xiàn)的規格為:銅 6mm2 ,鋁 16mm2,鋼 50mm2 。

              當然,這里不是要求所有的現場(chǎng)都需要增加額外的等勢線(xiàn)而增加成本,只是建議在出現接地點(diǎn)電勢不相等的情況時(shí),如果影響到通訊,或者可能造成設備損壞,則應當想辦法加以改進(jìn)。

              如果由于接地點(diǎn)本身的原因造成了通訊不穩定,比如某個(gè)系統的“地”本身存在著(zhù)很強的干擾,則在此處將屏蔽層接地反而會(huì )對PROFIBUS通訊造成影響,因而此時(shí)應該考慮首先處理好“地”,然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。

              為現場(chǎng)設備提供一個(gè)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 系統進(jìn)行良好的接地設計和實(shí)施

              g. 通訊線(xiàn)在電柜內的布線(xiàn)

              通訊電纜在電柜內布線(xiàn)時(shí),也應該遵循之前的原則,即遠離干擾源。

              在柜內的走線(xiàn)應當進(jìn)行精心的設計,盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線(xiàn)槽內走線(xiàn)(圖15),同時(shí),不要在柜內形成“環(huán)”,特別要避免將變頻器等干擾源包圍在“環(huán)”內。

                

              圖15 通訊電纜與動(dòng)力電纜在電柜內的受干擾情況

              通訊電纜的屏蔽層在電柜內的處理

               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(kāi)的太長(cháng),否則會(huì )暴露在空間,成為容易受干擾的“天線(xiàn)”(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(shí),都應該進(jìn)行屏蔽層接地處理

              屏蔽層應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(shí),都應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(shí)也避免柜內產(chǎn)生的干擾對外部設備造成影響(圖18)

              Profibus現場(chǎng)安裝指導

               

              圖21 屏蔽電纜的“豬尾巴”連接

              過(guò)壓保護

              如果使用場(chǎng)合存在過(guò)壓的危險,請在柜外采用直埋電纜,同時(shí)在柜內、柜外的電纜上采用過(guò)壓保護裝置(圖40)。

              如果存在雷擊,請參照防雷設計標準進(jìn)行防雷的設計。

              圖22 過(guò)壓保護裝置 

              減小變頻器等干擾源設備對通訊的影響

              變頻器等比較大功率的設備除了通過(guò)干擾電源、通過(guò)空間輻射干擾影響設備正常運行外,隨著(zhù)變頻器等設備具有PROFIBUS通訊的能力,這些設備產(chǎn)生的干擾也有可能直接進(jìn)入通訊系統,因而應該對變頻器進(jìn)行EMC的處理。

              首先是變頻器的安裝。在電柜內,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(xiàn),都應該進(jìn)行相應的EMC處理,比如采用通訊電纜采用屏蔽電纜接地,動(dòng)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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