西門子S7-300 PROFIBUS-DP總線電纜

PROFIBUS 和全集成自動化

德國進口西門子PROFIBUS-DP通信電纜

• PROFIBUS 是一種功能強大、開放、堅固耐用的總線系統(tǒng)，能保證無縫的通訊。

• 該系統(tǒng)采用了標(biāo)準化設(shè)計，從而實現(xiàn)它可以與各種生產(chǎn)廠家提供的標(biāo)準化部件進行連接。

• 可從網(wǎng)絡(luò)上的任何地點進行組態(tài)、調(diào)試和故障排查。從而使用戶定義的通訊關(guān)系不但通用，而且易于實施，更改簡便。

• 使用快速連接（FastConnect）布線系統(tǒng)，可在現(xiàn)場快速裝配和調(diào)試。

• 采用簡單、有效的信令概念，持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)部件

• 由于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)易于擴展，且不具有任何不利影響，因此可確保投資安全

• OLM 環(huán)冗余性，可用性高。

DP-V0

DP 主站功能（DP-V0）包括組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、讀取輸入數(shù)據(jù)和寫輸出數(shù)據(jù)以及讀取診斷數(shù)據(jù)。

DP-V1

通過其它 DP 功能擴展（DP-V 1），可以執(zhí)行非同步讀和寫功能以及在處理循環(huán)數(shù)據(jù)通訊的同時進行報警響應(yīng)。擴展 DP 功能也包括從站參數(shù)與測試值的非循環(huán)訪問（例如處理自動化和智能 HMI 裝置的現(xiàn)場設(shè)備）。該類從站在起動和正常運行期間裝有擴展的參數(shù)數(shù)據(jù)。于周期性測量值相比，非周期性傳送的數(shù)據(jù)（如參數(shù)化數(shù)據(jù)）很少發(fā)生變化， 并且以較低的優(yōu)先級與快速周期性實用數(shù)據(jù)并行傳送。主站中的中斷確認，保證了從 DP 從站來的中斷的可靠傳輸。

DP-V2

DP 主站功能（DP-V2）包括同步模式功能以及 DP 從站之間直接數(shù)據(jù)通訊功能。

等時同步模式

同步模式可通過一個用于總線系統(tǒng)的恒定總線循環(huán)信號實現(xiàn)。而這種同步、恒定循環(huán)以全局控制報文的形式由主站發(fā)送給所有總線站。這樣，主站和從站就可以使用該信號同步化其應(yīng)用程序。對于典型的驅(qū)動應(yīng)用，循環(huán)與循環(huán)之間的時鐘信號間隔應(yīng)小于1 μs。

DP 從站之間的交叉數(shù)據(jù)通信

對于從站之間的直接數(shù)據(jù)通訊，采用發(fā)布/索?。╬ublisher/subscriber）模式。作為發(fā)布者（publisher）的從站將其輸入數(shù)據(jù)（相當(dāng)于到其自己主站的響應(yīng)幀）提供給另一個作為索取者（subscriber）的從站，由該從站進行讀取。從站之間的直接通訊將循環(huán)執(zhí)行。

優(yōu)勢

目前，以太網(wǎng)的市場份額超過 90%，并有上升趨勢。這使其處于全球 LAN 領(lǐng)域的極點位置。此基帶 LAN 規(guī)范是在 20 世紀 70 年代開發(fā)出來的，并在國際標(biāo)準 IEEE 802.3 中實現(xiàn)了標(biāo)準化。以太網(wǎng)繼續(xù)迅速發(fā)展，并在所有速度范圍和應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)確立了自身地位。以太網(wǎng)的重要特性可為您的應(yīng)用帶來巨大優(yōu)勢：

• 通過持續(xù)的兼容性開發(fā)，實現(xiàn)投資安全

• 用于嚴酷工業(yè)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)部件。

• 由于其連接方法簡捷，可快速調(diào)試

• 采用冗余網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，具有高可用性

• 采用簡單、有效的信令概念，持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)部件

• 通過交換機技術(shù)其性能可伸縮，通訊性能幾乎無限制

• 可將不同應(yīng)用區(qū)域進行聯(lián)網(wǎng)，例如辦公與生產(chǎn)區(qū)域

• 工業(yè)無線 LAN (IWLAN) 情況下的數(shù)據(jù)保留

• 工業(yè)無線 LAN (IWLAN) 的快速可靠的漫游功能用于實現(xiàn)各個訪問點之間的高速移動站轉(zhuǎn)發(fā)

• 在工業(yè)以太網(wǎng)中，可實現(xiàn)工廠范圍內(nèi)的時間同步這樣，在訂購整個工廠的備件時，就可以作到有的放矢。

工業(yè)以太網(wǎng)是基于 PROFIBUS 和 PROFINET International（PI）PROFINET 標(biāo)準的基于組件的自動化的基礎(chǔ)。

德國進口西門子PROFIBUS-DP通信電纜

應(yīng)用

SIMATIC NET 依賴這種可靠的技術(shù)。在受電磁干擾的卻堅固耐用的業(yè)界環(huán)境下，通過連接超過 1000 萬的用戶，西門子在全球已經(jīng)樹立了良好的信譽。

通過切換技術(shù)，其范圍幾乎不受任何限制。工業(yè)以太網(wǎng)提供無線通信選項，可在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中無縫集成。這意味著，可隨時隨地獲取信息，通過工業(yè)無線局域網(wǎng)，可對企業(yè)內(nèi)網(wǎng)/Internet 進行移動訪問。

通過數(shù)據(jù)通訊，工業(yè)以太網(wǎng)可在編程控制器之間，或在一臺可編程控制器與智能通訊方之間 （比如，PC） 的數(shù)據(jù)交換。

高速通信網(wǎng)絡(luò)可以通過工業(yè)以太網(wǎng)在大范圍內(nèi)以線路，環(huán)形或星形結(jié)構(gòu)進行設(shè)置。

這包括標(biāo)準化的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。

ISO、TCP/IP 與 UDP 傳輸協(xié)議

使用 ISO 和 TCP/IP 作為傳輸協(xié)議。

PROFINET

基于工業(yè)以太網(wǎng)，PROFINET 實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備（IO 設(shè)備）與控制器（IO 控制器）的直接通訊，并可提供運動控制應(yīng)用等時驅(qū)動控制解決方案。

媒體冗余協(xié)議（MRP）

IEC 61158 Type 10 標(biāo)準中的用于提高環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可用性的協(xié)議。

并行冗余協(xié)議 (PRP)

采用符合 IEC 62439-3 標(biāo)準的冗余方法，創(chuàng)建高可用性要求的、平行、獨立網(wǎng)絡(luò)。PRP 冗余方法的基礎(chǔ)是通過兩個獨立網(wǎng)絡(luò)（LAN A,LAN B）將幀發(fā)送兩次。

信息技術(shù)（IT）

IT 通過工業(yè)以太網(wǎng)將 SIMATIC 與信息技術(shù)相整合。SIMATIC 也可以使用這些通信方法和通信通路。 根據(jù)產(chǎn)品及擴展階段， SIMATIC或相應(yīng)的通訊處理器支持 IT 環(huán)境下的技術(shù)，如：

電子郵件；
通過集成的電子郵件客戶端，網(wǎng)絡(luò)組件、通訊處理器和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換可發(fā)送電子郵件，以提供裝置狀態(tài)信息（如裝置停機或即將發(fā)生過載）或自動請求一次維修。
HTML 頁面可自由定義；
通信處理器可利用靜態(tài) HTML 頁面實現(xiàn) Web 診斷功能；利用可自由設(shè)置的 HTML 頁面，實現(xiàn)了用戶友好的顯示畫面。
使用文件傳輸協(xié)議（FTP）；
耦合簡便、通用，例如 PLCs 可連接到不同的工控機或嵌入系統(tǒng)。

IP 路由 (IP-R)

通過兩個獨立接口（集成網(wǎng)絡(luò)分離）以及 SCALANCE S 和 SCALANCE XM-400/XR-500，可實現(xiàn) SIMATIC S7 到工業(yè)以太網(wǎng)（CP 343-1 Advanced 和 CP 443-1 Advanced）的系統(tǒng)連接，該連持千兆接口和 PROFINET 接口之間的 IP 報文傳送。SCALANCE M 移動無線路由器可以在移動互聯(lián)網(wǎng)及其所連接的局域網(wǎng)之間路由。

OPC （開放性、性、協(xié)作性）

OPC 是一種標(biāo)準的、開放的、獨立于供應(yīng)商的接口，廣泛應(yīng)用于自動化領(lǐng)域。它允許采用大量的各種不同協(xié)議（例如，S7 通信、PROFINET 和 SNMP 等）連接具備 OPC 功能的應(yīng)用。

編程器/OP 通信

SIMATIC 自動化系統(tǒng)采用本身具備的通信功能，可以處理自身和 HMI 設(shè)備（例如 TP/OP）與可編程設(shè)備（帶 STEP 7、STEP 5）之間的數(shù)據(jù)通信。MPI、PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)支持編程器/OP 通訊。

S7 通信

S7 通訊是在 SIMATIC S7 基礎(chǔ)上優(yōu)化的集成通訊功能（SFB）。它可用于連接 PC 與工作站。 每個作業(yè)的用戶數(shù)據(jù)量大為 64 KB。S7通訊提供簡單、的通訊服務(wù)，是一種用于所有網(wǎng)絡(luò)的獨立軟件接口.

開放式通訊

通過開放式通訊 (SEND/RECEIVE)，SIMATIC S7 控制器可與其他 SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 控制器 、PC 和第三方系統(tǒng)進行通訊。另外，為了方便地連接 HMI 站，還提供有 FETCH 和 WRITE 功能。

BACnet 通訊

BACnet（樓宇自動化與控制網(wǎng)絡(luò)）是 ASHRAE（美國、與工程師學(xué)會）的一個通信協(xié)議，用于樓宇自動化和控制的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 其同樣適用于管理和自動化層，并被視為 ANSI、CEN 和 ISO 標(biāo)準。

MES/ERP 通信 (ERPConnect)

采用固件擴展（需單獨訂購），通過數(shù)據(jù)庫連接（例如 ORACLE、MySQL、MS-SQL、 DB2）與 ERP 或 MES 系統(tǒng)進行通信

系統(tǒng)連接

對于許多數(shù)據(jù)終端來說，都提供有已在固件中實現(xiàn)通訊功能的通訊模塊（CP, CMs, TIM），并可由此減輕數(shù)據(jù)終端的通訊任務(wù)負荷（例如流量控制，模塊化等）。

時間同步

借助 SIMATIC 過程，可以使用網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP/SNTP）或 IEEE1588，和各種時鐘時間同步過程。

用于 PG/PC 的通信概述

工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

組合使用時，與原來的 10 Mbpps 技術(shù)相比，當(dāng)前工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)可顯著提高網(wǎng)絡(luò)性能。 這些技術(shù)包括：

• 快速以太網(wǎng)，傳輸速率 100 Mbps： 
  與 10 Mbps 相比，報文傳輸速度要快很多，因此占用電纜的時間極短。 針對快速以太網(wǎng) (Fast Ethernet)，提供了一個 4 線制 FastConnect 布線系統(tǒng) (Cat5e)，包括電纜、插頭和插座。

• 千兆以太網(wǎng)，傳輸速率 1 Gbps： 
  千兆以太網(wǎng)比快速以太網(wǎng)快 10 倍，電纜占用時間僅為其十分之一。 針對千兆以太網(wǎng)，提供了一個 8 線制 FastConnect 布線系統(tǒng) (Cat6)，包括電纜、插頭和插座。

• 千兆以太網(wǎng)，傳輸速率 10 Gbps： 
  與 1 Gbps 以太網(wǎng)相比，10 Gbps 以太網(wǎng)的速度是其 10 倍。

• 全雙工可防止沖突： 
  在兩個交換機之間可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 因此，全雙工連接的數(shù)據(jù)吞吐量對于快速以太網(wǎng)為 200 Mbps，對于千兆以太網(wǎng)為 2 Gbps。 采用全雙工傳輸時，網(wǎng)絡(luò)可覆蓋更大距離。 這意味著，例如，采用玻璃光纖電纜可以實現(xiàn) 200 km 的遠距離。
  常見幀重復(fù)問題的避免顯著地提高了數(shù)據(jù)吞吐量。

• 交換可降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量： 
  交換機動態(tài)地“連接”當(dāng)前正在通信的那些站。 因此，在整個網(wǎng)絡(luò)中，幾條報文可同時傳送， 大大提高了網(wǎng)絡(luò)的功能。 性能上的提升源于這樣一個事實，即，多個消息幀可以同時流經(jīng)交換機（它們之間如同并行地傳輸）。

• 使用自動交叉功能，支持發(fā)送線和接收線在雙絞線接口自動交叉。

• 自動檢測描述的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（數(shù)據(jù)終端和網(wǎng)絡(luò)部件）的特性，即自動檢測信號的傳輸速率（10 Mbps、100 Mbps 或 1 Gbps），并支持自動協(xié)商功能。

• 自動協(xié)商是快速以太網(wǎng)的配置協(xié)議。 在啟動實際數(shù)據(jù)傳輸前，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自動協(xié)商設(shè)備支持的一種傳輸模式（1000 Mbps、100 Mbps 或 10 Mbps，全雙工或半雙工）。

以太網(wǎng)交換技術(shù)

工業(yè)以太網(wǎng)具有以下功能：

• 根據(jù)可用接口數(shù)量，交換機用來臨時或動態(tài)地將幾個子網(wǎng)或站彼此連接。

• 根據(jù)終端的以太網(wǎng)（MAC）地址，過濾數(shù)據(jù)傳輸，局部數(shù)據(jù)傳輸依舊保持局部，并且交換機只傳送到其它子網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)據(jù)。

• 與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相比擴大了可連接的終端數(shù)。

• 限制受影響子網(wǎng)絡(luò)的錯誤傳輸。

交換技術(shù)具有以下優(yōu)點：

• 提供了形成子網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)段的能力。

• 由于數(shù)據(jù)通信的結(jié)構(gòu)化，提高了數(shù)據(jù)吞吐量，從而提高了整體網(wǎng)絡(luò)性能。

• 簡單的網(wǎng)絡(luò)配規(guī)則。

• 通過連接各個沖突域/子網(wǎng)絡(luò)，可不受限制地擴展網(wǎng)絡(luò)范圍。

• 實現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的簡單、無障礙的擴展。

全雙工

全雙工（FDX）是一種網(wǎng)絡(luò)運行方式，與半雙工相比，在全雙工時，終端可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 采用 FDX 時，終端內(nèi)的沖突檢測功能是自動關(guān)閉的。

FDX的一個先決條件是使用有獨立發(fā)送和接收通道的傳輸介質(zhì)（如 FO 和 ITP），并且所使用的部件有保存數(shù)據(jù)的能力。 FDX 連接中不會出現(xiàn)沖突，因而支持 FDX 的部件能以正常的傳輸率同時發(fā)送和接收。 因此，數(shù)據(jù)吞吐量是網(wǎng)絡(luò)額定傳輸速率的兩倍，也就是，對于常規(guī)以太網(wǎng)為 20 Mbps，對于快速以太網(wǎng)為 200 Mbps。 千兆以太網(wǎng)可達到 2000 Mbps。

FDX 的其它優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模提高。

通過關(guān)閉激活沖突機制，F(xiàn)DX 能使二個部件間的距離增大到超過一個沖突域的范圍。 使用全雙工功能，有可能使所用的發(fā)送和接收部件的傳送距離達到其性能極限。 這對與光纖部件的連接尤為重要。 在使用玻璃光纜時，兩個交換機之間可達到長 200 km 的距離。

通過交換式全雙工增加性能

自動檢測/自動協(xié)商

自動檢測描述的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（數(shù)據(jù)終端和網(wǎng)絡(luò)部件）的特性，即自動檢測信號的傳輸速率（10 Mbps、100 Mbps 或 1000 Mbps），并支持自動協(xié)商功能。

自動協(xié)商是雙絞線的配置協(xié)議。 它使節(jié)點在發(fā)送個數(shù)據(jù)包之前為傳輸而協(xié)商傳輸率：

• 10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps 或 10 Gbps

• 全雙工或半雙工

為了保證一個特定的傳輸速率，也可以關(guān)閉自動協(xié)商。

自動檢測的優(yōu)點是，所有以太網(wǎng)部件實現(xiàn)互操作性。 
不支持自動檢測的常規(guī)以太網(wǎng)組件可與支持自動檢測的快速以太網(wǎng)組件和新的千兆以太網(wǎng)組件組合使用。

自動交叉

自動交叉功能可在雙絞線接口上自動交叉發(fā)送線和接收線。 這意味著不再需要交叉連接線（例如 TP XP 線）。

高速冗余協(xié)議 (HRP)

出錯誤后的快速網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是工業(yè)應(yīng)用不可缺少的特性。 否則，連接的終端會關(guān)閉邏輯通訊鏈路。 導(dǎo)致控制過程停止或系統(tǒng)的緊急停機。

為了取得極快速的響應(yīng)時間，使用了各種標(biāo)準化協(xié)議。 用這種過程，可在幾分之一秒時間內(nèi)重構(gòu)一個可用網(wǎng)絡(luò)。

由 50 個交換機組成的光纖環(huán)中，網(wǎng)絡(luò)故障后（如斷線或交換機故障）能夠在不到 300 ms 內(nèi)完成重構(gòu)。

除了在光纖環(huán)中實現(xiàn)高速介質(zhì)冗余外，工業(yè)以太網(wǎng)還提供有環(huán)網(wǎng)或網(wǎng)段的高速冗余耦合所需的功能。 在每種情況下，可通過兩個交換機來耦合任何拓撲中的環(huán)網(wǎng)或網(wǎng)段。