2 PROFIBUS網絡硬件
PROFIBUS網絡主要涉及到的硬件包括：PROFIBUS接口，通訊介質，PROFIBUS插頭，中繼器，診斷中繼器，OLM以及有源終端電阻等。

2.1 PROFIBUS接口
PROFIBUS接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口，其管腳定義為：

 

 

一般CPU或者CP板卡都采用該接口。該接口外部的金屬部分一般連接到CPU或者CP的內部的“PE”。而當CPU安裝在底板上時，其“PE”與底板是連通的，此時如果將安裝底板在電氣柜內做接地處理，則該SUB-D接口的外部金屬部分也是接地的。

2.2 通訊介質
關于通訊介質，在表1的OSI模型中已經規定：PROFIBUS網絡支持RS485的電纜和光纖兩種通訊介質。當然，現在也有支持無線通訊的設備，但我們目前面對的主要還是有線介質的用戶。

 

2.2.1 PROFIBUS 電纜
PROFIBUS（類型1）介質是一根屏蔽雙絞電纜，屏蔽可以提高電磁兼容（EMC）能力。

類型1：NRZ位編碼與EIA RS-485信號結合，目的是降低總線耦合器成本，耦合器可以使站與總線之間電氣隔離或非電氣隔離；需要總線終端器，特別在較高數據傳輸速率（達到1500 k bits/s）時更需要。類型1規范描述平衡的總線傳輸，符合美國標準EIA RS-485(EIA: 電氣工業協會；RS-485: 平衡的數字多點系統中使用的收/發器的電特性標準)。在雙絞線兩端的終端器使得類型1的物理層支持高速數據傳輸。傳輸速率≤93.75 kbits/s時，電纜長度為1.2km 。對1500 kbits/s的速度，長度減到70/200m(對B/A型電纜)。

PROFIBUS電纜的特性阻抗應在100Ω到220Ω之間，電纜電容（導體間）應該＜60pF/m，導線截面積應≥0.22mm2(24 AWG)。電纜選擇標準參見美國標準EIA RS-485的附錄。

兩類電纜的特性：

電纜參數

A型

B型

阻抗

 

135Ω-165Ω

 

(f=3到20MHz)

 

100Ω-130Ω

 

(f>100kHz)

電容

<30pF/m

<60pF/m

電阻

≤110Ω/Km

-

導線截面積

≥0.34mm2 (22AWG)

≥0.22mm2(24AWG)

表2  電纜規格

下面的表指出兩類電纜（A和B）對不同傳輸速度時的長度

 

 

波特率

[kbit/s]

9.6~93.75

187.5

500

1500

3000~12000

 

A型電纜

長度（m）

1200

1000

400

200

100

 

B型電纜

長度（m）

1200

600

200

70


表3  不同傳輸速度時的電纜長度

標準PROFIBUS電纜為屏蔽雙絞電纜，其中數據線有兩根：A-綠色和B-紅色，分別連接DP接口的管腳3（B）和8（A），電纜的外部包裹著編織網和鋁箔兩層屏蔽，外面是紫色的外皮（圖1）。

 

圖1  標準PROFIBUS電纜

 

標準的PROFIBUS電纜一般都是A類電纜。

除了標準PROFIBUS電纜，還有許多其它特殊類型的電纜可以用于特定的環境：

 

 

圖2  各種類型的PROFIBUS電纜

 

為了方便將PROFIBUS的外皮以及屏蔽層按照固定的長度進行切除，減少剝線的時間和剝線過程中將電纜破壞或者造成短路的可能，西門子還提供了PROFIBUS**剝線工具（訂貨號：6GK1 905-6AA00）（見圖3）。

 

圖3  PROFIBUS**剝線工具

西門子總線電纜6XV1830-0EH10
2.2.2光纖及接口
光纖通訊具有很多優點，比如傳輸距離遠，抗電磁干擾性好，且光纖尺寸小，重量輕，耐腐蝕性好，便于敷設等。當然也有缺點：光纖彎曲半徑不能過小，光纖連接處及終端不容易處理等等。

按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖（圖4）。

 

圖4  光纖的分類

多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。

單模光纖：中心玻璃芯教細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊。

在現場總線的規范中，定義了光纖可以做為現場總線的通訊介質。西門子可以使用光纖的PROFIBUS設備有：帶光纖接口的CP板卡及模板（如CP5613 A2 FO， CP3425-FO等）， OLM和OBT。

光纖主要涉及到選型的問題，因為通訊距離與光纖的類型有很大關系，而且并非所有的設備都能支持多種類型的光纖。因此需要注意設備與光纖以及接頭的選型。這可以通過OLM的選型來了解。

 


基于 PC 的自動化


SIMATIC 基于 PC 的自動化
工業 IoT 網關 - SIMATIC IOT2000

一種智能網關，用于協調各種數據源之間的通信，然后對數據進行分析并將數據轉發至相應接收方。易于實施的解決方案。

工業 PC

西門子性能可靠的創新工業 PC 是西門子基于 PC 的自動化系統的 PC 硬件平臺。

機架式 PC

箱式 PC

面板型 PC

平板 PC

工業顯示器和瘦客戶端

滿足特殊要求設備

全封閉 IP65 HMI 設備

正面采用不銹鋼的面板

適合在危險區域中使用的設備

IPC 軟件

嵌入式捆綁軟件/軟件包

軟件控制器

SIMATIC S7-1500 軟控制器用于在 SIMATIC IPC 上實現 SIMATIC S7-1500 控制器。它特別適用于專用機器制造中的控制解決方案，涉及高性能實現復雜控制任務、集成 PC 應用程序或在單個設備上實現多個任務。

基于 PC 的控制器

這些基于 PC 的控制器將基于 PC 的軟控制器的功能與可視化、PC 應用程序和集中式 I/O（輸入/輸出）組合到一個緊湊型裝置中。SIMATIC ET 200SP 開放式控制器是一種工業 PC，其具有 ET 200SP I/O 系統的設計形式，并預裝有 S7-1500 軟控制器。