西門子電纜代理商前言

　　PROFIBUS的較大優點在于具有穩定的**標準EN50170作**，并經實際應用驗證具有普遍性。目前已廣泛應用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等領域。PROFIBUS由3個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O系統）、PROFIBUS-PA（Process Automation，現場總線信息規范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，過程自動化）。

　　PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信，專門用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信號傳輸。PORFIBUS-PA專為過程自動化設計，可使傳感器和執行機構連在一根總線上，并有本質安全規范。PROFIBUS-FMS用于車間級監控網絡，是一個令牌結構的實時多主網絡。

　　1．PROFIBUS的協議結構

　　PROFIBUS協議結構是根據ISO7498**標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。*3到7層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現場總線信息規范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務；LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的*2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1157-2標準，PA的傳輸技術可確保其本質安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。

　　 2．PROFIBUS的傳輸技術

　　PROFIBUS提供了三種數據傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。

　　（1) RS-485傳輸技術

　　RS-485傳輸是PROFIBUS較常用的一種傳輸技術，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

　　RS-485傳輸技術基本特征是：網絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質為屏蔽雙電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。

　　RS-485傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；每個分段上較多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當分段站**過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯的中繼器一般不**過4個；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設備投入運行，全部設備均需選用同一傳輸速率。電纜較大長度取決于傳輸速率。

　　采用RS-485傳輸技術的PROFIBUS網絡較好使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數據線不要擰，系統在高電磁發射環境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。

　　（2）IEC1157-2傳輸技術

　　IEC1l57-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業的要求。它可保持其本質安全性，并通過總線對現場設備供電。IEC1157-2是一種位同步協議，可進行無電流的連續傳輸，通常稱為H1。

　　（3）光纖傳輸技術

　　PROFIBUS系統在電磁干擾很大的環境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸的距離。可使用兩種光纖導體：一種是價格低廉的塑料纖維導體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導體，供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供專用總線插頭可將RS-485信號轉換成光纖導體信號或將光纖導體信號轉換成RS-485信號。

　　 3. PROFIBUS總線存取控制技術

　　PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術，它是通過OSI參考模型*2層（數據鏈路層）來實現的，它包括**數據可靠性技術及傳輸協議和報文處理。在PROFIBUS中，*2層稱之為現場總線數據鏈路層（FDL，Fieldbus Data link）。介質存取控制（M A C， Medium Access Control）具體控制數據傳輸的程序，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發送數據。PROFIBUS協議的設計要滿足介質存取控制的兩個基本要求：

　　1）在復雜的自動化系統（主站）間的通信，必須**在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務。

　　2）在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通信，應盡可能快速又簡單地完成數據的實時傳輸。

　　因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序**每個主站在一個確切規定的時間內得到總線存取權（令牌），令牌在所有主站中循環一周的較長時間是事先規定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通信關系表與所有從站通信，向從站發送或讀取信息，也可依照主-主通信關系表與所有主站通信。所以可能有3種系統配置：純主-從系統、純主-主系統和混合系統。

　　在總線系統初建時，主站介質存取控制MAC的任務是制定總線上的站點分配并建立邏輯環。在總線運行期間，斷電或損壞的主站必須從環中排除，新上電的主站必須加入邏輯環。

　　*2層的另一重要工作任務是**數據的高度完整性。PROFIBUS在*2層按照非連接的模式操作，除提供點對點邏輯數據傳輸外，還提供多點通信，包括廣播和選擇廣播功能。

　　 4．PROFIBUS-DP基本功能

　　PROFIBUS-DP用于現場設備級的高速數據傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。總線循環時間必須要比主站（PLC）程序循環時間短。除周期性用戶數據傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理。

　　（1）PROFIBUS-DP基本特征

　　采用RS-485雙線、雙線電纜或光纜傳輸，傳輸速率從9.6kbps到12Mbps。各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送。支持單主或多主系統，總線上較多站點（主-從設備）數為126。采用點對點（用戶數據傳送）或廣播（控制指令）通信。循環主-從用戶數據傳送和非循環主-主數據傳送。控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式為輸出同步；鎖定模式為輸入同步。

　　DP主站和DP從站間的循環用戶有數據傳送。各DP從站的動態激活和可激活。DP從站組態的檢查。強大的診斷功能，三級診斷信息。輸人或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過總線對DP主站（DPM1）進行配置，每DP從站的輸入和輸出數據較大為246字節。 所有信息的傳輸按海明距離HD=4進行。DP從站帶看門狗定時器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入/輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數據傳送監視。

　　每個PROFIBUS-DP系統包括3種類型設備：第一類DP主站（DPM1）、第二類DP主站（DPM2）和DP從站。DPM1是是中央控制器，它在預定的周期內與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC、PC等；DPM2是編程器、組態設備或操作面板，在DP系統組態操作時使用，完成系統操作和監視目的；DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發送的外圍設備，是帶二進制值或模擬量輸入輸出的I/O設備、驅動器、閥門等。
RS-485傳輸技術基本特征是：網絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質為屏蔽雙電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。

*2層的另一重要工作任務是**數據的高度完整性。PROFIBUS在*2層按照非連接的模式操作，除提供點對點邏輯數據傳輸外，還提供多點通信，包括廣播和選擇廣播功能。
每個PROFIBUS-DP系統包括3種類型設備：第一類DP主站（DPM1）、第二類DP主站（DPM2）和DP從站。DPM1是是中央控制器，它在預定的周期內與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC、PC等；DPM2是編程器、組態設備或操作面板，在DP系統組態操作時使用，完成系統操作和監視目的；DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發送的外圍設備，是帶二進制值或模擬量輸入輸出的I/O設備、驅動器、閥門等。
分布式變頻器的特點及應用場合

在西門子眾多變頻器中，有一類變頻器相對特殊，那就是分布式變頻器（Distributed inverters）。那么分布式變頻器的特點是什么，適用于什么場合？西門子分布式變頻器又分為哪幾類？下面就為大家一一揭曉。

分布式變頻器的特點是防護等級高、體積小、節省空間、不需要電控柜，可直接用于現場，這樣一來就降低了設備成套的成本。由于變頻器放在現場，使得電機到變頻器的電纜長度相應變短。隨之而來帶來的益處是功率損耗降低、輻射干擾降低，因而屏蔽電纜和額外的濾波器的費用可省下。正因為分布式變頻器具備了上述特點，所以在具有高度空間延展性的輸送系統，比如物流和汽車行業，得到了廣泛應用。

西門子分布式變頻器主要分為以下四種：

G110M
SINAMICS G110M被設計用于SIMOGEAR齒輪電機，可與框架尺寸71到112的電機直接相連。

·功率范圍 0.37~4KW

·通訊接口 USS/Modbus、ASI、PROFIBUS、PROFINET

·控制方式 V/F控制，SLVC控制，轉矩控制

·防護等級 IP65（插拔式），IP66（螺紋接口）

·特點 與電機直接相連；可選內置制動電

·特點 各功率段有相同的鉆孔尺寸；隔離開關，用來在供電回路不斷電的情況下對單臺設備進行斷電操作；通過手動現場操作裝置（選件）可實現特定區域內的快速調試和應用功能的本地測試
SINAMICS G120D 系列分布式變頻器適用于高要求的驅動任務，特別是在輸送技術領域。

按用戶提供的編碼器型號和數據設置，可是編碼器沒有同軸安裝，而是經過1:3的齒輪增速的方式安裝。裝置啟動，P2900以5%為初始給定，并且以步長10%提速，記錄速度給定值r60, 速度實際值r63, 編碼器實際速度r61。單獨測試編碼器波形，可以看出不缺脈沖，只是脈沖**部不太平直而已，測得波形如圖2-1所示。

從當時記錄的r61的這條黃色曲線如圖2-2來看，發現曲線存在不定時的下拉情況，當時trace掃描時間為4毫秒，不存在軟件設置問題。
就在這種情況下，調整速度環PI參數，發現r63≈r60, 但r61差別太大，并且r61和r63之間在各種轉速下都不成比例。如圖2-3所示

反復調整相關參數，無法使得r61與r63極性一致且大小相近，某些情況下甚至極性相反，如圖2-4所示。更換相鄰的編碼器測試，結果與之前編碼器情形相似。

由于編碼器安裝方式存在缺陷，比如沒有同軸安裝，還有1:3齒輪咬合不緊密，當電動機轉速突變時存在踩空現象。

這兩種情況在現場沒辦法改變，只有試圖通過改變參數加以應對。實驗多組參數設置之后，后設置P400=3009（1024 HTL A/B unipolar）和P408=1024 才使得r61≈r63≈r60。然后采用編碼器作為速度反饋方式，如圖2-5所示，記錄的r61（黃色曲線）和r68（綠色曲線、電流實際值的值）的曲線，從中可以發現速度實際值和電流實際值的振幅都偏大，電流實際值在電機空載情況下已經達到了40A，正常情況是不**過20A才對。論其根源在于編碼器的安裝效果決定速度電機運轉效果，因為無論速度環參數如何調整都無法改善速度控制精度，同時導致電流內環的振幅無法消減，所有這些簡單從編碼器的安裝效果看得出來，比如不管是在低速還是在高速運轉，可以觀察到編碼器存在明顯的晃動。空載期間建議用戶更改編碼器安裝方式為同軸安裝效果好。

2.2 *二組6脈動并聯裝置的調試

基于*一組并聯裝置的調試過程，*二組6脈動調試工作進展順利，只是在項目樹中拷貝設備時修改DP地址出現了困難，原本以為修改P918參數后就可以搜索到新設備，但是每次搜索不到，究其原因是拷貝得到的設備需要在設備屬性中兩處不同的地方修改DP地址，一個是在DEVICE addresses中，另一個是在下一欄Object address中，如圖2-27所示。這樣才可以聯機搜索到拷貝的設備。

因為*二組6脈動并聯裝置同樣需要獨立實現滿載半速運行，所以項目設計一套編碼器信號分路器，但實際測試當中發現此設備有缺陷，不能夠將編碼器輸送過來的信號正確處理，后放棄此方案，不得已采用端子改線的方式切換編碼器信號。

所有對于*二組6脈動并聯裝置的測試及調試過程以及得到的數據，與*一組的情況并**致。只是省去了電樞
2.3 12脈動串聯裝置的測試與調試

首先設置并行接口參數，尤其注意的是*二組6脈動并聯裝置的電流設定值取自主裝置

的 r52120，然后設置幾個重要參數，具體設置如下：

① 主裝置：P51814[2]=r52120 ， 電樞電流設定值，如圖2-6所示。

② *二組裝置：P50500=r52701[2]，取自主裝置的電樞電流設定值。

③設置并模擬測試上位機發出的復位指令，主裝置P2103.0=r2090.7； 從裝置 P2103.0=r52721.8。

④ 事先檢查并行接口主從狀態位 r533110.0是否正確。

西門子即將推出功能強大、面向未來的網絡管理系統（NMS）Sinec NMS。它能夠幫助用戶全面應對市場對于工業通信網絡日益增長的需求，例如聯網程度的提高，數據量的增加以及網絡結構的復雜性。用戶量在50到12500名之間的網絡均可以使用該軟件進行全天候集中配置、管理和監控。這有利于用戶進行前瞻性規劃，對問題做出快速響應，預防故障發生，從而提高生產率。該軟件可適用于所有行業。

Sinec NMS在整個工業網絡架構中為用戶提供較高的透明度。新組件可以輕松集成到網絡中，并且可以對現有設備進行不間斷地配置和維護。網絡組件可根據名為 “policies” 的規則進行配置，該規則可用于特定范圍的組件。例如，用戶可以輕松更改訪問設備所需的密碼。這在用戶網絡配置期間和故障排除期間節省了大量時間，尤其是在配有大量設備的大型網絡中。

NMS的分布式部署方式使其可以輕松靈活地適應所有類型的工廠網絡要求。為了管理大型網絡，系統分為控制和操作兩個層級。控制站是Sinec NMS的核心；它可以快速、清晰地顯示網絡的整體狀態。操作管理也在這里進行。操作站本身分布在整個網絡中，并將來自控制的配置規范應用在所有設備的控件上。

作為現代網絡管理系統（NMS），Sinec NMS涵蓋了ISO（**標準化組織）定義的FCAPS模型的所有五大基本功能。首先，“故障管理”可以快速、輕松地定位故障。其次，“配置管理”通過*配置以及維護整個網絡來節省時間和費用。*三，“計費管理”通過測試網絡和可靠地記錄事件來確保安全。*四，“性能管理”通過優化網絡實現靈活性，通過生成統計數據讓用戶及時掌握系統狀況，并通過持續監控網絡實現高利用率。*五，“安全管理”提高網絡安全性。

Sinec NMS還提供兩個通用元素：系統管理和北向接口，目的是用于滿足對網絡的工業要求

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