西門子PROFIBUS紫色雙絞電纜接頭

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上海晉營自動(dòng)化科技有限公司
 
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表中列出了塑料光纖、PCF光纖和玻璃光纖主要的應(yīng)用場合，與OLM相關(guān)的設(shè)備基本上都是BFOC接頭類型。

光纖可以選擇預(yù)裝了接頭的（如購買時(shí)已經(jīng)安裝了BFOC接頭），但如果事先不知道距離，也可以選擇單獨(dú)購買光纖和接頭。但一般玻璃光纖的BFOC接頭都需要專業(yè)人士來安裝。

除了OLM，其它的帶有光纖接口的設(shè)備包括：OBT / CP342-5 FO / IM467 FO / CP5613 FO / IM153-2 FO，這些設(shè)備使用的光纖一般使用的是簡單接頭（Simplex plug），且有兩種光纖可以選擇：

A．塑料光纖 980/100um        50m   (如：6XV1 821-0AT10)       

B．PCF光纖200/230um       300m    (如：6XV1 861-2A)

C．接頭 Simplex plug :            6GK1 900-0KB00-0AC0

這里再總結(jié)一下兩種接頭的訂貨號(hào)：

                       玻璃光纖的BFOC connector ：           6GK1 901-0DA20-0AA0

                       塑料光纖的PCF Simplex plug ：    6GK1 900-0KB00-0AC0

                                   BFOC plug ：              6GK1 900-0HB00-0AA0

                          圖5 Simplex plug                                         圖6  BFOC接頭

如果希望自己完成接頭的焊接工作，可以訂工具箱（圖7）：

工具箱    PCF Simplex plugs：  6GK1 900-0KL00-0AA0

             BOC plugs：        6GK1 900-0HL00-0AA0

圖7  熔接工具箱

但如果是玻璃光纖還是建議找專業(yè)的人員和設(shè)備來熔接。

②屏蔽層多點(diǎn)接地  電 話：（同號(hào)）

PROFIBUS電纜在插頭內(nèi)接線時(shí)，須將屏蔽層剝開，壓在插頭內(nèi)的金屬部分，該金屬部分與當(dāng)Sub-D插頭外部的金屬部分相連，當(dāng)將插頭插在CPU或者ET200M等設(shè)備的DP口上時(shí)，則通過設(shè)備連接到了安裝底板，而安裝底板一般是連接在柜殼上并接地的，從而實(shí)現(xiàn)了屏蔽層的接地。

圖23  PROFIBUS 插頭內(nèi)部接線即屏蔽層的處理

由于接地有利于保護(hù)PLC設(shè)備以及DP通訊口，因此對(duì)于所有的PROFIBUS站點(diǎn)都要求進(jìn)行接地處理，即“多點(diǎn)接地”。

③布線規(guī)則

1. 不同電壓等級(jí)的電纜分線槽布線

高電壓，大電流的動(dòng)力電纜，與小電壓和小電流的電纜應(yīng)該是分線槽布線，同時(shí)線槽應(yīng)蓋上蓋板，盡量全封閉；如果現(xiàn)場無法分線槽布線，則將兩類電纜盡量遠(yuǎn)離，中間加金屬隔板進(jìn)行隔離，同時(shí)金屬線槽要做接地處理（圖24）。

圖24  電纜槽架以及電纜在線槽內(nèi)的處理

圖25 現(xiàn)場布線

電纜槽架之間也的連接應(yīng)該保證用金屬連接部件大面積連接處理，同時(shí)注意“接地”的連接。

圖26 電纜橋架之間的連接以及接地處理

西門子PROFIBUS紫色雙絞電纜接頭

1. 通訊電纜單獨(dú)在線槽外布線時(shí)，可根據(jù)情況采用穿金屬管的方式，這樣既可以保護(hù)通訊電纜不被損壞，對(duì)于防止EMC的干擾也有好處，但注意外部的金屬管需要接地（圖25）；

圖27 現(xiàn)場的通訊電纜

圖26中的電纜通訊直接暴露在外面，很容易被壓斷，類似情況可考慮局部或者全部穿管。

1. 通訊電纜與動(dòng)力電纜避免長距離平行布線

由于平行布線的兩根電纜之間需要考慮空間電容耦合，因此為了避免相互之間的影響，應(yīng)避免平行布線（圖27）。

圖28  通訊電纜在線槽內(nèi)與動(dòng)力電纜平行走線

在圖27中，通訊電纜不僅沒有滿足a. 或 b. 兩條原則，反而與比較大的動(dòng)力電纜平行布線，這會(huì)導(dǎo)致該電纜比較容易受到動(dòng)力電纜的干擾。

可以交叉布線：

兩根交叉布線的電纜相互之間不會(huì)因?yàn)槿菪择詈隙a(chǎn)生干擾。

1. 盡量將電纜貼近大面積的金屬板（圖29）

圖29  通訊電纜貼近金屬板

通訊電纜應(yīng)與大面積的金屬板或“地平面”貼近。

1. 通訊電纜過長時(shí)，不要形成環(huán)狀（圖30）

圖30 通訊電纜形成環(huán)

此時(shí)如果有磁力線從環(huán)中間穿過時(shí)，根據(jù)“右手定律”，容易產(chǎn)生干擾信號(hào)。

在圖30中，盡管背板是比較大的金屬板，但由于項(xiàng)目已經(jīng)完成，因而不存在電纜長度變化的可能，因此還是建議用戶將過長的電纜剪短，放入柜內(nèi)的電纜槽內(nèi)。

1. 通訊線連接的設(shè)備應(yīng)做等電勢(shì)連接

PROFIBUS 連接的站點(diǎn)可能分布較廣，為了保證通訊的質(zhì)量，一般要求所有通訊站點(diǎn)都應(yīng)該處于同一個(gè)電壓等級(jí)上，即應(yīng)當(dāng)都是“等電勢(shì)”的（圖31）。

圖31 通訊站點(diǎn)之間應(yīng)做“等電勢(shì)”處理

如果兩個(gè)站點(diǎn)的“地”之間不等電勢(shì)，則當(dāng)兩個(gè)設(shè)備分別各自接地時(shí)，將會(huì)在兩個(gè)接地點(diǎn)之間產(chǎn)生電勢(shì)差，此時(shí)電流會(huì)流過通訊電纜的屏蔽層，從而對(duì)通訊產(chǎn)生影響。因此應(yīng)該在兩個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行等電勢(shì)的綁定。

可以用等勢(shì)線將兩個(gè)設(shè)備的“地”進(jìn)行連接，等勢(shì)線的規(guī)格為：銅 6mm² ，鋁 16mm²，鋼 50mm² 。

當(dāng)然，這里不是要求所有的現(xiàn)場都需要增加額外的等勢(shì)線而增加成本，只是建議在出現(xiàn)接地點(diǎn)電勢(shì)不相等的情況時(shí)，如果影響到通訊，或者可能造成設(shè)備損壞，則應(yīng)當(dāng)想辦法加以改進(jìn)。

如果由于接地點(diǎn)本身的原因造成了通訊不穩(wěn)定，比如某個(gè)系統(tǒng)的“地”本身存在著很強(qiáng)的干擾，則在此處將屏蔽層接地反而會(huì)對(duì)PROFIBUS通訊造成影響，因而此時(shí)應(yīng)該考慮首先處理好“地”，然后再將PROFIBUS屏蔽層接地。

為現(xiàn)場設(shè)備提供一個(gè)良好的“地”以及進(jìn)行正確的“接地”是提高EMC特性的前提（圖32）。

圖32  系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地設(shè)計(jì)和實(shí)施

1. 通訊線在電柜內(nèi)的布線

通訊電纜在電柜內(nèi)布線時(shí)，也應(yīng)該遵循之前的原則，即遠(yuǎn)離干擾源。

在柜內(nèi)的走線應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線槽內(nèi)走線（圖33），同時(shí)，不要在柜內(nèi)形成“環(huán)”，特別時(shí)避免將變頻器等干擾源包圍在“環(huán)”內(nèi)。

圖 33 通訊電纜與動(dòng)力電纜在電柜內(nèi)的受干擾情況

3.2.2  通訊電纜的屏蔽層在電柜內(nèi)的處理

1) 首先是PROFIBUS插頭，除了之前介紹的，需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分外，還需要注意屏蔽層不要?jiǎng)冮_的太長，否則會(huì)暴露在空間，成為容易受干擾的“天線”（圖34）。

圖34 屏蔽層暴露在空間容易接收干擾

2) 通訊電纜的屏蔽層在進(jìn)/出電氣柜時(shí)，都應(yīng)該進(jìn)行屏蔽層接地處理

屏蔽層應(yīng)該保證與接地銅排進(jìn)行大面積的接觸（圖35）。

圖35  屏蔽層的接地

通訊電纜在進(jìn)/出電柜時(shí)，都應(yīng)該將電纜的屏蔽層進(jìn)行接地處理。這樣避免外部的干擾信號(hào)進(jìn)入電柜，同時(shí)也避免柜內(nèi)產(chǎn)生的干擾對(duì)外部設(shè)備造成影響（圖36）。

圖36 屏蔽層在柜內(nèi)進(jìn)行接地處理

如果通訊電纜在柜內(nèi)需要經(jīng)過端子進(jìn)行連接，則屏蔽層在端子排的兩側(cè)分別進(jìn)行連接（圖37）。

圖37  通訊電纜通過端子連接時(shí)的屏蔽層處理

而此時(shí)應(yīng)當(dāng)避免的做法是將屏蔽層剝開，擰成一根連接到端子（圖38），這種方式在EMC領(lǐng)域有個(gè)名稱叫做“豬尾巴”。

圖38 屏蔽電纜接頭處的“豬尾巴效應(yīng)”

在現(xiàn)場的連接中，如果將屏蔽層剝開過長，則通訊電纜將有很長一段沒有被屏蔽層“保護(hù)”，而屏蔽層擰成一根后將形成天線，更容易將干擾引入系統(tǒng)（圖39）。

圖39 屏蔽電纜的“豬尾巴”連接

3.2.3  過壓保護(hù)

如果使用場合存在過壓的危險(xiǎn)，請(qǐng)?jiān)诠裢獠捎弥甭耠娎|，同時(shí)在柜內(nèi)、柜外的電纜上采用過壓保護(hù)裝置（圖40）。

如果存在雷擊，請(qǐng)參照防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷的設(shè)計(jì)。

圖40 過壓保護(hù)裝置

3.2.4  減小變頻器等干擾源設(shè)備對(duì)通訊的影響

變頻器等比較大功率的設(shè)備除了通過干擾電源、通過空間輻射干擾影響設(shè)備正常運(yùn)行外，隨著變頻器等設(shè)備具有PROFIBUS通訊的能力，這些設(shè)備產(chǎn)生的干擾也有可能直接進(jìn)入通訊系統(tǒng)，因而應(yīng)該對(duì)變頻器進(jìn)行EMC的處理。

首先是變頻器的安裝。在電柜內(nèi)，盡量用鍍鋅底板替代噴漆底板做為安裝背板（圖41），以改善EMC特性。

圖41  使用鍍鋅安裝底板代替噴漆底板

變頻器的出線，都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的EMC處理，比如采用通訊電纜采用屏蔽電纜接地，動(dòng)力電纜采用屏蔽電纜接地或者采用鐵氧體磁環(huán)進(jìn)行濾波處理等（圖42）。

圖42  對(duì)變頻器的電纜進(jìn)行規(guī)范的EMC處理

4 PROFIBUS診斷的常用工具

PROFIBUS是一種抗干擾性比較強(qiáng)的現(xiàn)場總線，但不時(shí)還會(huì)發(fā)生一些故障。在處理故障的過程中我們發(fā)現(xiàn)，造成PROFIBUS通訊出現(xiàn)故障的原因，80％都是zui簡單的原因，比如：現(xiàn)場沒有接地處理、布線時(shí)與動(dòng)力電纜沒有分開等等；因此為了避免PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)后期運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，首先應(yīng)該注意按照PROFIBUS的規(guī)范進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，同時(shí)嚴(yán)格遵守安裝規(guī)范的要求進(jìn)行現(xiàn)場施工。

除此之外，現(xiàn)場診斷一般會(huì)使用到BT200和示波器等設(shè)備。BT200是西門子的提供的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)備，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)距離檢測，網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量的檢查（比如斷線、短路等等），常用于項(xiàng)目現(xiàn)場施工布線階段；

圖43  BT200

而示波器常常用于檢測PROFIBUS通訊的波形，一般用于項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊信號(hào)質(zhì)量的檢測。

圖43  示波器顯示PROFIBUS信號(hào)受到干擾時(shí)的波形

另外，STEP7等編程工具也可以做為網(wǎng)絡(luò)診斷的一種工具。在STEP7軟件中，提供了“在線診斷”的功能，可以實(shí)時(shí)的對(duì)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行zui直接的診斷。比如：哪些從站出現(xiàn)故障，可在STEP7的診斷緩沖區(qū)中直接得到故障信息，因此一般用于項(xiàng)目調(diào)試過程中以及項(xiàng)目運(yùn)行過程中的網(wǎng)絡(luò)診斷。

圖44  Step7在線診斷功能

另外STEP7還提供了一些PROFIBUS的診斷功能塊，比如FB125/FC125等，方便用戶通過編程的方式在程序運(yùn)行中診斷PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的故障，同時(shí)可將故障信息直接顯示在上位機(jī)畫面上。

軟件的診斷方式都支持到通道級(jí)的診斷。

5 結(jié)束語      

PROFIBUS總線的應(yīng)用場合非常多，應(yīng)用環(huán)境也各不相同，但只要嚴(yán)格按照PROFIBUS的規(guī)范進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)、遵守布線規(guī)則、處理好系統(tǒng)的“地”與“接地”等，將在很大程度上避免總線網(wǎng)絡(luò)使用中出現(xiàn)的各種問題。因此，希望廣大的用戶在閱讀本文的基礎(chǔ)上，能夠繼續(xù)參照PROFIBUS的安裝和使用手冊(cè)來正確的應(yīng)用PROFIBUS現(xiàn)場總線，保證PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)和整個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的正常運(yùn)行。