中继器的作用-西门子最强大的通讯功能，PROFIBUS通讯，高手必学

提到西门子的通讯，就不得说PROFIBUS。你知道它是什么吗？如何使用？

PROFIBUS支持主从模式和多主多从模式。对于多主站的模式，在主站之间按令牌传递决定对总线的控制权，取得控制权的主站可以向从站发送、获取信息，实现点对点的通信。

一、PROFIBUS的组成PROFIBUS协议包括三个主要部分：PROFIBUS-DP(分布式外部设备)、PR0FIBUS-PA(过程自动化)和PR0FIBUS-FMS(现场总线报文规范)。

1、PROFIBUS-DP(分布式外部设备)PROFIBUS-DP是一种高速低成本数据传输，用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O(例如ET 200)的通信。主站之间的通信为令牌方式中继器的作用，主站与从站之间为主从轮询方式，以及这两种方式的混合。一个网络中有若干个被动节点(从站)，而它的逻辑令牌只含有一个主动令牌(主站)，这样的网络为纯主一从系统。图1所示为典型的主从PROFIBUS-DP总线,图中有一个站为主站，其他站都是主站的从站。

图1 典型的主从PROFTBUS-DP总线

2、PROFIBUS-PA(过程自动化)PROFIBUS-PA用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，使用扩展的PROFIBUS-DP协议。传输技术采用IEC 1158-2标准，可以用于防爆区域的传感器和执行器与中央控制系统的通信。使用屏蔽双绞线电缆，由总线提供电源。典型PROFIBUS-PA系统配置如图2所示。

图2 典型PROFIBUS-PA系统配置

3、PR0FIBUS-FMS(现场总线报文规范)

PR0FIBUS-FMS可用于车间级监控网络，FMS提供大量的通信服务，用以完成中等级传输速度进行的循环和非循环的通信服务。对于FMS而言，它考虑的主要是系统功能而不是系统响应时间。如图3所示，一个典型PROFIBUS-FMS系统由各种智能自动化单元组成，如PC、PLC、HMI等。

图3 典型PROFIBUS-FMS系统

二、PROFIBUS协议结构PROFIBUS协议结构以ISO/OSI参考模型为基础，其协议结构如图4所示，第1层为物理层，定义了物理的传输特性；第2层为数据链路层；第3-6层PROFIBUS未使用；第7层为应用层、定义了应用的功能。

图4 典型的PROFIBUS-FMS系统

PROFIBUS-DP是高效、快速的通信协议，它使用了第1层与第2层及用户接口，第3-7层未使用。这种简化的结构确保了DP快速、高效的数据传输。

三、传输技术PROFIBUS总线使用两端有终端的总线拓扑结构、如图5所示。

图5 两端有终端的总线拓扑结构

PROFIBUS使用三种传输技术：PROFIBUS DP和PROFIBUS FMS采用相同的传输技术，可使用RS485屏蔽双绞线电缆传输或光纤传输；PROFIBUS PA采用IEC 1158-2传输技术；DP和FMS使用相同的传输技术和统一的总线存取协议，可以在同一根电缆上同时运行；DP/FMS符合EIA RS-485标准(也称为H2)，采用屏蔽或非屏蔽双绞线电缆，9.6kbit/s-12Mbit/s。一个总线段最多32个站、带中继器最多127个站。DP/FMS传输距离与传输速率有关，3-12Mbit/s时为100m，9.6-93.75kbit/s时为1200m。

另外，为了适应强度很高的电磁干扰环境或使用高速远距离传输，PROFIBUS可使用光纤传输技术。

四、PROFIBUS总线连接器PROFIBUS总线连接器是用于连接PROFIBUS站与电缆实现信号传输·带有内置终端电阻，如图6所示。

图6 PROFIBUS总线连接器

一、PROFIBUS-DP线的正确接法普及

正确接法如下图，不用解释，看图就明白。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）。

二、手把手教你如何接，如何买

无论是组成MPI还是RPOFIBUS-DP网络，用到的主要部件都是一样的：

具体电缆及接头订货号请参看：常用附件订货号

A. 电缆和剥线器。使用FC技术不用剥出裸露的铜线。

图1. 剥好一端的PROFIBUS电缆与快速剥线器（FCS，订货号6GK1905-6AA00）。

B. 打开PROFIBUS网络连接器。首先打开电缆张力释放压块，然后掀开芯线锁。

图2. 打开的PROFIBUS连接器

C. 去除PROFIBUS电缆芯线外的保护层，将芯线按照相应的颜色标记插入芯线锁，再把锁块用力压下，使内部导体接触。应注意使电缆剥出的屏蔽层与屏蔽连接压片接触。

图3. 插入电缆

由于通信频率比较高，因此通信电缆采用双端接地。电缆两头都要连接屏蔽层。

D. 复位电缆压块，拧紧螺丝，消除外部拉力对内部连接的影响。

网络连接器主要分为两种类型：带和不带编程口的。不带编程口的插头用于一般联网，带编程口的插头可以在联网的同时仍然提供一个编程连接端口，用于编程或者连接HMI等。

图4. 左侧为不带编程口的网络连接器（订货号：6ES7 972-0BA52-0XA0）右侧的是带编程

通过PROFIBUS电缆连接网络插头，构成总线型网络结构。

图5. 总线型网络连接

在上图中，网络连接器A、B、C分别插到三个通信站点的通信口上；电缆a把插头A和B连接起来，电缆b连接插头B和C。线型结构可以照此扩展。

注意圆圈内的“终端电阻”开关设置。网络终端的插头，其终端电阻开关必须放在“ON”的位置；中间站点的插头其终端电阻开关应放在“OFF”位置。

注意事项;

终端电阻打ON的设备不能断电，如图5所示Profibus插头上除了220欧的终端电阻以外还有两个390欧的偏置电阻，并且偏置电阻上必须连接电源。

如果终端设备需要经常断电维护，或者终端设备只有接线端子而没有9针D型插座，就需要使用有源终端模块作为Profibus总线的终端(6ES7 972-0DA00-0AA0)。

如果Profibus电缆不够长，需要把两根电缆接起来，不能简单的把两根铜芯拧起来，因为这样会破坏电缆的特征阻抗，可能会导致通讯问题。最好使用图7中的接头来连接两根需要接起来的电缆。

3 RS485中继器的终端电阻使用方法

Profibus通讯电缆的最大长度取决于通讯的波特率，如果电缆超过了所能通讯的最大长度中继器的作用，就需要使用RS485中继器来延长通讯距离。

中继器上有接线端子，Profibus电缆可直接连接到端子上。另外中继器上也配有终端电阻。其用法与电缆插头相同。

4 OLM上插头终端电阻使用方法

如果现场设备通讯距离较远，或者现场电磁干扰严重，可以使用OLM把电信号转化成光信号，使用光缆来传输信号。OLM上有RS485电气接口，需要使用Profibus插头来连接电缆。并且OLM电气接口不论连接主站还是从站，接法都一样。

对于只有一个RS485接口的OLM，可认为只有1网段，接法相同。

5 DP/DP coupler上插头终端电阻使用方法

两个DP主站可以使用DP/DP coupler来传输数据。DP/DP coupler上有两个RS485接口，连接方法与OLM相同。

其实很多时候PROFIBUS-DP都给人一种不安全的感觉,只要是因为其操作系数高一些,但只要所有的工作都做得非常好,它也是很稳定的.

虽然目前越来越多的人喜欢使用PROFINET,但对于一些旧设备仍然有很多使用PROFIBUS-DP的,所以掌握它也是很有必要的!

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