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PROFIBUS 协议包括三个主要部分:
? PROFIBUS DP:主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于制
造业自动化系统中单元级和现场级通
? PROFIBUS PA:电源和通数据通过总线并行传输，主要用于面向过
程自动化系统中单元级和现场级通讯
? PROFIBUS FMS:定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动
化系统中系统级和车间级的过程数据交换
优势
? 12M 的通速率和可靠的通质量 (海明距离=4)
? 适用多种通介质 (电、光、红外、导轨以及混合方式)
? 灵活的拓扑结构，支持线型、树型、环型结构以及冗余的通模型
? 强大的通功能，支持基于总线的驱动技术和符合IEC61508的总线
通技术
? 先进的网络规模 (多支持126 个总线站，网络规格可达90 公里)
PROFIBUS 网络的构成
1. PROFIBUS 主站(一类主站，必需)
? SIMATIC PLC
? SIMATIC WinAC 控制器
? 支持主站功能的通讯处理器
? IE / PB 链路模块
? ET 200S / ET 200X 的主站模块
2. PROFIBUS 从站
? ET200 系列分布式I/O
? 支持DP 接口的传动装置
? 支持从站功能的通讯处理器
? 其它支持DP 接口的输入、输出或智能设备
3. PROFIBUS 网络部件
? 通介质—电缆
? 总线部件—总线连接器、中继器、耦合器、链路
? 网络转接器—串行通、以太网、AS-i、EIB 系统
4. 人机界面设备 (二类主站，可选)
? TP / OP 设备
? 经由通讯处理器连接到网络的计算机及编程设备
5. 工程及诊断工具
? 网络配置、诊断工具
? 剥线工具
数字化是驱动中国工业高质量发展的核心。中国企业正在积极乘势而上。”西门子（中国）有限公司执行副总裁兼数字化工厂集团总经理王海滨表示，“西门子对中国工业发展有着深刻的理解和洞察，并已经为工业数字化转型创造了技术上的先决条件，以帮助中国客户切实收获数字化红利，实现更高的灵活性、更高的生产效率、更短的产品上市时间以及更好的产品质量。”
在此次论坛上，西门子以中国航天科工集团旗下的贵州航天电器智能制造工厂为例，呈现了一套完整的数字化转型蓝图，包括项目的整体咨询设计和实施。该工厂成为全价值链集成的智能制造样板间，实现“小批量、多品种、定制化”，订单驱动的柔性生产模式。“该产线投运后，我们的产能至原来的5倍，产品合格率至99.8%以上，并形成了可复制与推广的合作模式和技术路线。”贵州航天电器股份有限公司董事长陈振宇表示。这一项目入选了中德智能制造试点示范项目，使贵州航天电器成为行业数字化转型的引领者。
“在过程行业，西门子是率先在工厂整个生命周期提供端到端数据模型的供应商，涵盖了从一体化工程和一体化运维到基于数据的服务。”西门子（中国）有限公司执行副总裁兼过程工业与驱动集团总经理林斌表示，“多年来，西门子通过其逐步完善的数字化企业解决方案，帮助中国过程工业客户不断优化工厂及工艺性能，实现可用性、稳定性乃至生产力的大幅。”
中国石化青岛炼化公司于2008年开始与西门子合作。十年来，西门子数字化企业解决方案内包括过程控制、仪表系统、息、优化控制等均已在该公司成功应用。“在我们向智能制造转型的过程中，西门子工厂资产全生命周期管理和基于大数据的性维护等解决方案，能够为工厂带来整体效益的跨越式提
它没有起始位和停止位，而是由至少3.5个字符间隔时间作为息的起始和结束标志。息帧所有字符位由16进制字符0-9、A-F组成。 Modbus RTU通讯协议帧结构：图5 RTU通讯协议帧格式 Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例：主设备查询。图6 主设备查询格式 Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例：从设备响应。图7 从设备响应格式 2.3 网络构成及硬件介绍 如图1所示，在该系统设计中有两个网络使用了上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160。网关在这两个网络中的作用不一样，其中： 在上层网络中（建立西门子S7-300PLC和横河DCS连接通），Modbus转Profibus-DP网关PM-160在Modbus侧做Modbus从站，在Profibus-DP侧做从站，建立Profibus-DP主站（西门子S7-300 PLC）和Modbus主站（横河CS3000）的通。DCS通部分采用横河型号为ALR121的通模块，并配套横河提供的Modbus通软件包，该通模块通数据容量为4000字。通过上海泗博自动化的网关配置软件对PM-160进行相关配置，将DCS的读、写指令及数据做相应转换、存储，并映射到西门子PLC的输入、输出映像区，以实现对上下位机控制息的实时传输。 在下层网络中（建立西门子S7-300PLC和现场智能仪表的连接通），Modbus转Profibus-DP网关PM-160在Modbus侧做Modbus主站，在Profibus-DP侧做从站，建立Modbus从站（现场各种智能仪表（现场电机、智能开关、变频器、传感器等））与Profibus-DP主站（西门子S7-300PLC）的通。串口网络（现场智能仪表）设备接口为RS485或者RS232，它们都可以通过上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160实现与西门子S7-300PLC的连接通。其中，通过使用网关的配套配置软件对PM-160进行相关配置，将需要采集的从站设备息通过网关读、写命令及数据转换、存储，映射到西门子PLC的输入、输出映射区，以实现PLC对现场智能仪表数据的采集和监控。三、 Modbus转Profibus-DP网关PM-160的配置 PM-160是通用型Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的协议转换网关，在网关RAM中建立了Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的映射数据区，由软件实现Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的协议转换和数据交换。凡具有RS485/422/232接口的设备（Modbus协议或者非标协议）都可以通过PM-160与现场总线Profibus-DP互联。其中，PM-160在与Profibus-DP通讯是作为Profibus-DP从站，PM-160在与串口设备通时，可以作Modbus主站、Modbus从站，也支持与非标串口设备实现数据透明传输。通过在西门子STEP7中注册网关PM-160的GSD文件，即可在该编程软件中对该网关进行相关硬件和软件配置，完成相应的通讯功能。请见如下详细的硬件和软件配置方法：1、 Modbus转Profibus-DP网关PM-160的硬件配置 PM-160的Profibus-DP从站地址可以通过网关的硬件旋码开关或者配置按钮来设置。旋码开关有两位，左侧位设置地址高位（十位），右侧位设置地址低位（个位）。通过拨码开关可设置网关PM-160处于正常运行状态或者配置状态。当PM-160处于配置状态时，用户可通过配套配置软件设置相关读写命令和参数。 PM-160自带标准Profibus-DP接口，用户可使用标准Profibus-DP连接头和标准的Profibus-DP电缆将其连接至Profibus-DP现场总线中。 PM-160提供RS485/422/232三种串口，Modbus从站、主站设备以及用户非标串口设备可以通过这三种接口实现与网关PM-160的连接通讯。PM-160没有内置终端电阻，在进行RS485通时，请注意在RS485总线终端各添加一个终端电阻（120欧姆）。2、 Modbus转Profibus-DP网关PM-160的软件配置 1) 使用配套软件设置PM-160的现场总新和子网相关参数和命令 通过拨码开关将PM-160设置为配置状态，打开安装的配置软件 当实现PLC与DCS通时，子网协议类型设置为Modbus从站，并设置串口通波特率、数据位、奇偶校验位、停止位、PM-160作为Modbus从站的地址、通接口。其中，串口通波特率、数据位、奇偶校验位、停止位的设置应该和所连接的Modbus主站设备（DCS）一致；图8 PM-160在Modbus侧作Modbus从站（连接PLC和DCS） 当实现PLC与Modbus设备通时，子网协议类型设置为Modbus主站，并设置串口通参数、通讯传输模式、通接口等。其中，串口通参数的设置应该和所连接的Modbus从站设备一致
二、常发生的故障现象分析： 当PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通时有通口损坏现象发生，较常见的损坏情况如下： ●R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好。这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受10A电流的冲击，而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为：102×10=1000W，当然会将其烧断。 ●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的动作速度造成的，静电无处不在，仅人体模式也会产生±15kV的静电。 ●Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。 由以上分析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成，产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂，如由于PLC内部24V电源和5V电源共地，24V电源的输出端子L+、M为其它设备混合供电可能导致地电位变化，从而造成共模电压超出允许范围。所以EIA-485标准要求将各个RS485接口的号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等，地线环流！ 当带电插拔未隔离的连接电缆时，由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件，插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。 连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入到PLC，总线上连接的设备站点数越多，产生瞬态过电压的因素也越多。 当通线路较长或有室外架空线时，雷电必然会在线路上造成过电压，其能量往往是巨大的，常有用户沮丧地说：“联网的几十台PLC全部遭打坏了！”。 三、 解决办法： 1、从PLC内部考虑： ●采用隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离，分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的PROFIBUS接口均是如此。 ●选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，这些芯片价格一般在十几元至几十元，而SN75176的价格仅为1.5元。 ●采用响应速度更快、承受瞬态功率更大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，承受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。 ●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通，当受到浪涌冲击时，大电流流过PTC和保护器件TVS（或BL），PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流迅速减小。 2、从PLC外部考虑： ● 使用隔离的PC/PPI电缆，尽量不用廉价的非隔离电缆（特别是在工业现场）。西门子公司早期出产的PC/PPI电缆（6ES7 901-3BF00-0XA0）是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了！ ● PLC的RS485口联网时采用隔离的总线连接器. ● 与PLC联网的第三方设备，如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离，这样各RS485节点之间就无“电”的联系，也无地线环流产生，即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。 ● RS485通线采用PROFIBUS总线专用屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并后接大地。 ● 对于有架空线的系统，总线上设置专门的防雷击设施。
江门开平楚控自动化设备有限公司8年专注【西门子通讯电缆】产品，集研发、生产、销售、服务于一体的专业技术型高新技术企业。厂家位于金山区泾蓉路,现有厂房面积2000平方米，有专业的研发团队，管理团队，售后服务团队，已申请各类专利20余项，产品创新能力，生产工艺，品质管控能力，工程配套服务能力均占行业优势。
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