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西门子RS485网络连接器6ES7972OBB12OXAO
西门子RS485网络连接器6ES7972OBB12OXAO
西门子RS485网络连接器6ES7972OBB12OXAO
公司名称︰湖南环辰泰瑞电气设备有限公司
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按照Profibus的规范,当网络中的硬件设备超过32个,或者波特率对应的网络通讯距离已经超出规定范围时,就应该使用Profibus RS485中继器来拓展网络连接。中继器设备使用起来比较简单,这里仅就使用过程中容易出现问题的地方进行介绍。
1 RS485中继器的介绍
首先还是介绍一下RS485中继器的面板:
图1 RS485中继器
其中:
1) RS485中继器的电源端子。其中“M5.2”是信号线“A、B”的 “信号地”;
2) 网段1和网段2的电缆屏蔽层接地;
3) 网段1的信号线端子;
4) 网段1的终端电阻设置;
5) 网络开关,用于接通和断开网段1、2;
6) 网段2的终端电阻设置;
9) 用于PG/OP连接到网段1的接口;
10) LED 24V 电源指示灯;
11) 网段1的工作指示LED;
12) 网段2的工作指示LED;
注意:M5.2用于信号电压测量时做为参考地,一般不接线。
2 RS485中继器的功能
2.1 网段的划分
RS485中继器上下分为两个网段,其中A1/B1 和 A1’ / B1 ‘ 是网段1的一个Profibus接口,A2/B2 和 A2’ / B2 ‘ 是网段2的一个Profibus接口,PG/OP 接口属于网段1;信号再生是在网段1和网段2之间实现的,同一网段内信号不能再生;两个网段之间是物理隔离的,因而RS485中继器除了扩展网段外,还有一个作用就是可以进行网络隔离。
2.2 网络拓扑
A1/B1 和 A1’ / B1 ‘其实是一个Profibus接口的进口/出口的接线端子,就像Profibus接头的进口/出口一样,因而也涉及到终端电阻的设置问题,这也往往是在使用过程中容易出现错误的地方,这里做个详细的说明:
1) 中继器做为终端设备的网络拓展
图2 中继器的网络扩展连接
在这个网络拓扑中,中继器连接了网段1和网段2,由于中继器内部是隔离的,因而做为网段1来讲,中继器就是该网段的一个终端设备,因而在网段1中,应该将Profibus网线接在A1/B1上,同时网段1的终端电阻设置为“On”;而网段2与网段1类似,也需要将电缆连接在A2/B2上,同时终端电阻设置为“On”。
由于在一个RS485物理网段中,只能够连接32个物理设备,但RS485 中继器本身也是一个特殊的DP从站设备,在网段1和网段2中,都分别占用一个物理位置(但不用分配站号),因而实际在这两个网段中都只能再连接31个DP主站/从站设备。
这些都是物理连接上的限制,在STEP7组态中,网段1和网段2都属于同一个逻辑网络。整个网络上从站的连接个数取决于DP主站的连接个数(包括RS485中继器、OLM等设备)。
中继器扩展的距离,假设1.5M bps的波特率时,通讯距离为200米,则网段1从zui远站到中继器网段1之间的距离为200米,而从中继器的网段2到zui远站还可以再扩展200米,这样整个网络的距离为400米。
2) 中继器的一个网段做为中间设备的网络拓展
图3 中继器的一个网段做为中间设备的网络拓展
该网络拓扑中,网段1仍然时正常的连接,但网段2不是网络终端设备了,而是网络中间的一个设备,此时终端电阻应当设置在“Off”,而网段2上的两个终端设备应分别设置终端电阻。
在这种网络拓扑中,网段1的连接方式和距离和上一种方式相同,但网段2的扩展距离是从网段2的左、右两个终端站点之间的距离(1.5M bps时200米)。
3) 中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展
图4 中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展
此时,网段1和网段2都按照上一种拓扑中网段2的方式进行连接和拓展。即终端电阻为“Off”,网段1的总长度为200米(1.5M bps),网段2的总长度也为200米(1.5M bps)。两个网段之间是电气隔离的。
当网络中的终端站出现断电情况时,终端电阻也因无法得到电源而丢失(其实是电阻值发生变化),这将导致信号中断或者出现乱码,从而影响到另外一个网段甚至整个网络的通讯质量,因而建议可以将两个网段断开,这样可以避免网段之间的相互干扰。
3 中继器的隔离接地
由于网段之间是隔离的,因而如果 断开PE端时,可以将两个网段分别按照接地和不接地的两个网段进行连接操作。
图5 中继器的接地和隔离
插头与终端电阻在Profibus通讯中有着非常重要的作用,它们使用起来非常简单,没有很多复杂的设置;但是正是由于使用简单,使得很多工程师在使用当中忽略了一些细节,导致很多通讯问题。
1 Profibus插头的结构与简单用法
图1Profibus插头结构
这是常见的Profibus插头,如果我们有A、B两个站点要做Profibus通讯,应该如何连接插头呢?因为总线上只有两个站,显然终端电阻都要打到ON位置。那么插头上的接线是否要一进一出呢。
图2 两个DP站点的连接
正确的做法是两个插头都连接进线端。因为终端电阻与插头的出线端是2选1的。终端电阻打ON,进线端连接终端电阻,断开与出线端的连接;终端电阻打OFF,进线端断开与终端电阻的连接,连接出线端。
2常见的Profibus总线连接
图3 主站在总线一端点
图3所示的是一般的Profibus总线连接方法,主站位于总线的一端,终端电阻打ON。
然后依次连接后面的站点,中间的站点终端电阻打OFF,zui后面的站点终端电阻打ON。
图4 主站在总线中间
有时候由于现场设备分布的原因,主站也可以安装在Profibus总线的中间,具体做法如图4所示。
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。
图5 终端电阻和偏置电阻
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)。
图6 Profibus有源终端模块
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。使用图7中的接头来连接两根需要接起来的电缆。
图7 Profibus连接接头
3 RS485中继器的终端电阻使用方法
Profibus通讯电缆的zui大长度取决于通讯的波特率,如果电缆超过了所能通讯的zui大长度,就需要使用RS485中继器来延长通讯距离。
表1 总线长度与传输速率的关系西门子DP网络插头6ES7972OBA42OXAO
传输速率(kbit/s) | 9.6-187.5 | 500 | 1500 | 3000-12000 |
总线长度(m) | 1000 | 400 | 200 | 100 |
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。
图8 1网段只有进线,2网段有进线出线
图9 1网段只有进线,2网段只有进线
图10 1网段有进线出线,2网段有进线出线
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。
图11 1网段只有进线,2网段只有进线
图12 1网段有进线出线,2网段只有进线
图13 1网段有进线出线,2网段有进线出线
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。
图14 1网段只有进线,2网段只有进线
图15 1网段只有进线,2网段有进线出线
图16 1网段有进线出线,2网段有进线出线