西门子6ES7231-7PC22-0XA0全年质保

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1．通信采用rs-485总线的线材选用要求：

使用2芯屏蔽双绞线

铜质，线径0.5～0.75平方毫米，

阻抗38～88欧姆/公里，

容抗30～50纳法/公里，

绞距20毫米的2芯屏蔽双绞线(如果线的距离不超过500米

可以适当降低线的标准，但必须为双绞线

2．系统的总线：

由两个或多个相互间具有物理连接的设备组成，上多允许挂接128个总线设备，在不加中继器的情况下，总线长度不大于1200米。

3．系统总线不应出现分支情况，如分支不可避免，则必须满足以下三条要求：

●分支长度不大于10米；

●总线长度之和不超过800米；

●该分支线上的设备总数不得超过50个。

●所有通信信号线应尽量远离干扰源，信号线应走井，不能与强电（如220伏住宅）或射频信号线路（如catv、大信号音频线）并行走线，若并行走线，距离应大于0.5米。

●所有线路的接点必须采用焊接或镙丝卡紧的连接方式，并做防水及防潮处理，例如，可将对接点焊接后用防水胶带缠紧或用环氧树脂密封处理。

4．信号共地：

●同一个网段上的所有设备必须具有统一的信号地，以避免共模干扰。

●集中供电时，把同一个网段上的所有电源（包括通讯设备的自带电源）的直流负极直接接到一起组成公共信号地，此时信号地即直流电源地。

●单家独立供电时，把同一个网段上所有总线设备的地（黑线）引脚接在一起，由此组成公共信号地。

5. 总线使用线材推荐选型

485布线注意事项：

1. 485通信线必须用屏蔽双绞线,好多股备用，总长不超过1200米。

2. 布线尽量远离高压电线，不要与电源线并行，更不能捆扎在一起。

3. 485总线一定要是手牵手式的总线结构,坚决杜绝星型连接和分叉连接。

4. 超出30台控制器或线长大于500米，必须采用485中继器。

5. 交流供电的设备及机箱一定要真实接地,接地良好。

6. 用屏蔽线将所有485设备的gnd地连接起来。

7. 在后一台485设备的485+和485-上并接 120欧姆的终端电阻。

1引 言

p-net技术由丹麦proces-dataa／s公司研究并开发，是一种全世界通用的开放型标准化总线。它可以将生产过程的各个部分，如过程控制计算机、、执行器、i／o模块、小型可编程控制器等，通过共用一根双芯电缆加以连接。与传统布线相比，p-net现场总线技术在工业控制应用中具有很大的优势，它将简化设计和安装，减少布线的数量和费用，避免各种设备故障的发生，实现更直接也更广泛的使用功能。

2网络系统

p-net是一种多层网络结构，如图1所示。

图1 p-net网络结构图

其特点：

（1） 多层的网络结构，方便系统组态，提高系统的安全性和冗余性。

（2） 分散控制、集中管理的控制方式，符合现代控制理论。

（3） 各分系统间彼此独立工作，又互相协调，共享资源。

（4） 较高的数据更新速度和传输速度，提高系统控制的实时性。

（5） 无须建立各区段总线间的层次关系，方便了系统扩展，提供了系统的开放性。

3系统结构

p-net现场总线系统结构层次（layer）可以根据“开放系统接线参考模式”拟定并加以描述，如图2所示。

图2 p-net开放系统接线参考模式

一般来说，p-net只需建1、2、7层，但既然p-net具有多重网络的结构特点，协议也应完成第3、4层的组建。

层用于在总线上传输原始字节，它可用于指定线缆，或说明总线上数字信号的含义等。

第二层用于实现多主机特性，将数据整理后送入源地址或目标地址，并进行故障检查。

第三层就象是p-net的邮局，根据源地址和目的地址接受和发送信息。一条信息可能被要求从一个p-net网站中送出，或送入另一台p-net服务器，或送回所要求的设备，或返回该信息说明某个地址未被定义。第二层上还需保留一些必要的地址，以便确定返回信息有路可循。

第四层完成两个不同的任务。一是提供p-net服务，根据程序从内部存储器中读写数据。第二项任务是记录已发出请求正等待回应的信息数量，当一条请求得到响应时，便被送回源地址。

第七层让应用程序能够访问其他设备变量，这一功能靠发送一个命令块来实现，命令块中包含一些参考消息，内有设备地址等详细资料。

p-net还具有一些通道结构，可视作系统的第八层。在p-net中，对相关变量的采集和对单个过程信号的处理，可一起被视作一个过程对象，这就是所谓的通道。

4运行模式

p-net的电器规格以rs485标准为基础，使用可屏蔽双芯绞合电缆，可以直接与设备仪器相连，总线接口进行隔离。

p-net是一种极为高效的总线协议。数据将以全过程值（浮点）的形式进行传输。在传输过程中，当数据的首字节一到，主机的辅助设备便启动处理命令，而无须象传统方式那样等到所有信息都传送到才开始执行操作，这一特点使p-net的数据传输速度高达7.68×105bps，极大地提高了系统效率。

p-net是一种多主机总线，每段总线可容纳32台主机（master），每台主机享有同等优先权，并且均有相关的辅助设备（slave）。从p-net总线上访问数据的方法相当独特，称为“虚拟令牌特性”。简单地说，每一台p-net主机都有一个设备地址（na），并包含一个“备用总线二进制周期计数器”，以二进制方式记录总线在备用状态下的周期数，一旦总线启用，计数器便复位为0。每一台主机还有一个辅助计数器，每当备用总线周期计数器的值达到40、50、60时，便进一位。当辅助计数器值（令牌）等于某一台主机的设备地址时，该主机就满足了“令牌”要求，被允许访问总线。当这台主机无访问要求或已结束了对总线的访问时，令牌自动转向另一台主机地址。“虚拟令牌特性”缩短了主机处理过程，并且尽量少占用总线容量，使p-net无须进行任何总线协调，是一种十分高效的访问方式。

在各类现场总线系统中，只有p-net允许在各部分总线间寻址定址，这是p-net协议的特征之一。也就是说，一段总线上的任何一个主机，可以毫无阻碍地访问另一段总线的设备，而无须在主机中设置任何特殊程序。

包括主机在内的任何p-net模块，都可随时与总线连接，或与总线断开，在系统运行中也可随时更换模块，或进行系统扩展，对总线系统其他部分无任何干扰。

p-net有一些重要的辅助模块，除了向整个系统提供输入/输出功能外，还提供从简单的开关控制，到pid调节或编程方法等辅助处理功能，使整个系统构建起局部的控制环和特殊的处理方法。

5支撑软件

5.1 vigo现场总线管理系统

vigo是一种现场总线管理系统，它始终监测着机组中各实际设备间以及它们与总线间的联系，支持winscket（pc-基础网络）和p-net现场总线，可在bbbbbbs95下运行。

5.2 pdflow数据库程序

pdflow用于建立pd4000／340flowmeter-display的用户数据库。该数据库可为100个用户服务，信息可向pd4000／340下载。pdflow数据库以access2.0文件格式化的标准数据库为基础，使用时要求具备pd3920模块和vigo软件。

5.3 打印接口设计程序

用于设计pd4000／340流量计显示器的打印接口，可为pc监控器设计接口线路，下载至pd4000／340。定制的接口线路可保存在pc机硬盘中供以后使用。使用时要求具备pd3920模块和vigo软件。

6应用

1998年，在由浙江省机电设计研究院总承包的“甬台温高速公路大溪岭—湖雾岭隧道机程”中，就将p-net现场总线技术用于该工程的监控系统，取得了良好的效果。

甬台温高速公路大溪岭—湖雾岭隧道是我国首座自行设计、自行施工的高速公路长隧，位于台州温岭大溪镇与温州乐清湖雾镇之间，全长4116m。考虑到特大型公路隧道机电工程的综合性极强，需要满足多种基本运行条件，并要求达到较高的设计标准，整个隧道的供配电系统采用双回路10kv高压进线方式，由1#、2#配电所和北端、洞中、南端三个变电所组成供电网，向所有设备供电，并对关键设备采用在线式供电，保障了整个系统的安全运行。整个电力监控系统的控制范围达到5km。

电力监控系统结构,如图3所示。

图3 大溪岭－湖雾岭隧道电力监控系统结构图

在各变电所、高压配电所和中央控制室之间采用冗余双环p-net现场总线进行连接，双环结构为整个隧道的电力监控系统构筑了一个高可靠性的数据高速公路，在出现局部线路故障的情况下，也可保证整个系统的完整性和可靠性。

隧道电力监控系统用于采集和监视隧道各配电所、变电所的所有电力参数及部分开关的状态。系统采用的控制器为pd控制器模块。

系统所用模块分为三类：

（1）主模块pd5015。置于中控室内，是监测系统的主控制器，所有数据采集后都送到此模块。主模块根据采集的数据进行检查，若发现异常，如过电流、过电压等则发送报警信息。pd5015具有液晶显示和轻触键盘，用户可观察各种数据并通过键盘进行参数设置。主模块与上位计算机通讯并提供所需的数据。

（2）电量采集模块，包括pd3260和pd3221。1#配电房和南、北变电所每个变压器都由一个pd3260模块采集数据，中洞变电所的两个变压器则分别由一个pd3260和一个pd3221进行数据采集。pd3260模块可测量系统的三相电压、电流、功率、功率因素和频率，并累计能耗。模块有8个数字i／o通道和一个用于局部控制的可编程计数器通道，用于输电线上同步、异步发生器的自动数据采集。pd3221模块包括6个数字输入通道（其中4个可作为数字输出），2个模拟输入通道和1个模拟输出通道。模块还包括一个pid调节器，一个用于局部控制的内部用户可编程计数器通道和一个脉冲处理器。

（3）pd3280远程通讯模块。由于南变和中变、中变和北变之间的两段总线较长，在两段总线上均配置一个pd3280远程通讯模块作为中继模块，以实现系统总线的连续性和完整性。pd3280模块有3个rs484p-net接口，每一接口可在1200m内进行通讯，整个模块允许3600m以内的通讯。pd3280模块在p-net现场总线各部分之间提供了一个透明的接口。

隧道内各配电所的主要运行参数可通过模块现场采集，经总线送至中央控制室，并可在中控室的电力模拟屏中反映出来。工作人员可时刻监视电力系统运行状态，及时发现问题并立即着手解决，以防止问题扩大。

“甬台温高速公路大溪岭—湖雾岭隧道机电工程”电力监控系统自投入使用以来一直效果显著、运行良好，从而反映出p-net现场总线技术具有很强的整体性和很高的可靠性，其优越的性能为隧道机电工程的完成和完善提供了良好的保证。

7结束语

如今，作为国际总线协议三大创始者之一的p-net协议，凭借其独特的技术优势和zhuoyue的产品性能，正在社会生产发展的各个领域发挥着重要的作用。此次在“甬台温高速公路大溪岭—湖雾岭隧道机电工程”的电力监控系统中，成功地应用了这一现场总线技术，就是一个好的例证。相信在今后的社会发展中，p-net现场总线技术也将不断完善，创造出更多更好的业绩。

个项目进行改造，在profibus网络的后面增加了几个站点，距离也非常近，符合profibus网络长度的限制，也符合网络的安装规范，接地也良好，施工完成后，从站出现不定期的掉站情况，故事将带您一起分析故障的原因。

网络比较复杂，划分了好几个网段，根据现场测试简单画出网络拓扑图，如图1所示。

为了便于分析，图1中的网络只是示意图，总共有三个网段，只有一个cpu，从站故障多发生于网段1中cpu右边的22个从站设备中。

由于profibus通信是电压差分信号，故障发生在哪一个网段只是结果并不能判断故障源。先使用amprolyzer（profibus报文测试软件，可以在西门子网站上下载）软件对整个网络进行测试，发现有报文错误。现场调试头疼的就是由多个网段组成的网络，必须单独测量，检查的方法也很简单，就是排除法。进行网络分拆，屏蔽网段2，再在cpu上使用终端电阻隔开cpu左边的36个从站，这样可以排除网段间的相互干扰。后发现大量的错误报文还是由cpu右边22个从站设备发出，这样就确定了故障的网段。

检查接地，表面看每个站点都接地良好，因为没有考虑到接地电阻，接地线分布等原因，这些问题对于现场临时调试是不可能的事情，就算接地良好。

查看是否符合profibus安装规范，包括站点间距离、是否有分支等，看了半天也没查出原因，就算是没问题吧，因为查看每一个接头是否虚接同样不现实。都没有问题，现场了解，在cpu右边22个从站设备的网段中进行过改造，添加了新设备，有一个站点添加在原网段，后面又添加了一个中继器用于扩展和隔离，检查了也没有发现问题，那么问题出现在哪里呢？

表面看不出来，只能通过查看一下通信的物理信号，例如是否受到信号干扰以及profibus安装问题等，使用示波器查看的波形图如图2所示，

在波形上可以看到明显的信号反射，通过时间与信号传输速度的关系，计算到反射的位置距离主站大于70米，而70米处正是添加新设备的位置，再去现场重新检查，发现了一个奇怪的安装现象，如图3所示。

现场查看，发现网络后使用中继器与新加站点隔开，由于安装空间问题，还有一个站点在中继器前安装，再连接到中继器，连接从站到中继器的电缆与原电缆不匹配，一个新的，一个是旧的，电缆订货号居然不同，难道问题出在这里？使用终端电阻将使用新通信电缆的站点隔离，再看信号波形图，反射信号消失了，问题找到了，使用一段多余的旧线替换新线后，错误报文很少出现。真是没有想到，一小段电缆居然造成整个网络不稳定。

如果通信电缆的特征阻抗不匹配，通信信号就会发生反射，如果通信距离较长，在末端出现反射，对通信造成的危害更大，电缆参数相同，厂商不同，特征电阻也会有偏差（手册中标有误差范围为正负10%，大偏差20%），如果在长距离使用非profibus协会的电缆，通信质量就更难保证，图4的安装不能说错误，应注意上述的问题。

如果现场确实有困难，应在两种电缆交汇处使用中继器隔开。