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RS-485網(wǎng)絡(luò)的硬件組成

在S7-200系統(tǒng)中，無論是組成PPI,、MPI還是RPOFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò),，用到的主要部件都是一樣的：

PROFIBUS電纜：電纜型號有多種，其中基本的是PROFIBUS FC（Fast Connect快速連接）Standard電纜（訂貨號6XV1 830-0EH10）
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器：網(wǎng)絡(luò)連接器也有多種形式,，如出線角度不同等等

連接網(wǎng)絡(luò)連接器

A. 電纜和剝線器,。使用FC技術(shù)不用剝出裸露的銅線。

圖1. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器（FCS,，訂貨號6GK1905-6AA00）,。

B. 打開PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器。首先打開電纜張力釋放壓塊,，然后掀開芯線鎖,。

圖2. 打開的PROFIBUS連接器

C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護(hù)層，將芯線按照相應(yīng)的顏色標(biāo)記插入芯線鎖,，再把鎖塊用力壓下,，使內(nèi)部導(dǎo)體接觸,。應(yīng)注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。

圖3. 插入電纜

由于通信頻率比較高,，因此通信電纜采用雙端接地,。電纜兩頭都要連接屏蔽層。

D. 復(fù)位電纜壓塊,，擰緊螺絲,，消除外部拉力對內(nèi)部連接的影響。

網(wǎng)絡(luò)連接器

網(wǎng)絡(luò)連接器主要分為兩種類型：帶和不帶編程口的,。不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網(wǎng),，帶編程口的插頭可以在聯(lián)網(wǎng)的同時仍然提供一個編程連接端口，用于編程或者連接HMI等,。

圖4. 左側(cè)為不帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號：6ES7 972-0BA52-0XA0）
右側(cè)的是帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號：6ES7 972-0BB52-0XA0）

線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通過PROFIBUS電纜連接網(wǎng)絡(luò)插頭,，構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

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圖5. 總線型網(wǎng)絡(luò)連接

在上圖中,，網(wǎng)絡(luò)連接器A,、B、C分別插到三個通信站點的通信口上,；電纜a把插頭A和B連接起來,，電纜b連接插頭B和C。線型結(jié)構(gòu)可以照此擴展,。

注意圓圈內(nèi)的“終端電阻”開關(guān)設(shè)置,。網(wǎng)絡(luò)終端的插頭，其終端電阻開關(guān)必須放在“ON”的位置,；中間站點的插頭其終端電阻開關(guān)應(yīng)放在“OFF”位置,。

終端電阻和偏置電阻

一個正規(guī)的RS-485網(wǎng)絡(luò)使用終端電阻和偏置電阻。在網(wǎng)絡(luò)連接線非常短,、臨時或?qū)嶒炇覝y試時也可以不使用終端和偏置電阻,。

終端電阻：在線型網(wǎng)絡(luò)兩端（相距遠(yuǎn)的兩個通信端口上），并聯(lián)在一對通信線上的電阻,。根據(jù)傳輸線理論,，終端電阻可以吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射波，有效地增強信號強度,。兩個終端電阻并聯(lián)后的值應(yīng)當(dāng)基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗
偏置電阻：偏置電阻用于在電氣情況復(fù)雜時確保A,、B信號的相對關(guān)系，保證“0”,、“1”信號的可靠性

西門子的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器已經(jīng)內(nèi)置了終端和偏置電阻,，通過一個開關(guān)方便地接通或斷開。終端和偏置電阻的值*符合西門子通信端口和PROFIBUS電纜的要求,。

合上網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)插頭的終端電阻開關(guān),，可以非常方便地切斷插頭后面的部分網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸,。

與其他設(shè)備通信時（采用PROFIBUS電纜）,，對方的通信端口可能不是D-SUB9針型的,，或者引腳定義*不同。如西門子的MM4x0變頻器,，RS-485通信口采用端子接線形式,，這種情況下需要另外連接終端電阻，西門子可以提供一個比較規(guī)整的外接電阻,。對于其他設(shè)備,，可以參照《S7-200系統(tǒng)手冊》上的技術(shù)數(shù)據(jù)制作。

西門子網(wǎng)絡(luò)插頭中的終端電阻,、偏置電阻的大小與西門子PROFIBUS電纜的特性阻抗相匹配,，強烈建議用戶配套使用西門子的PROFIBUS電纜和網(wǎng)絡(luò)插頭?？梢员苊庠S多麻煩,。

記住聯(lián)網(wǎng)的格言：你糊弄它，它就糊弄你,！

模擬量模塊,、信號板

信號類型

模板型號	訂貨號	分辨率	負(fù)載信號類型	量程范圍
模擬量輸入
CPU 集成模擬量輸入		10 位	0 ~ 10 V	0 ~ 27648
SM 1231 4 x 模擬量輸入	6ES7 231-4HD32-0XB0	12 位 + 符號位	±10 V ,±5 V,±2.5 V	-27648 ~ 27648
			0~20 mA，4~20 mA	0 ~ 27648
SM 1231 4 x 模擬量輸入	6ES7 231-5ND32-0XB0	15 位 + 符號位	±10 V ,±5 V,±2.5 V,，±1.25 V	-27648 ~ 27648
			0~20 mA,，4~20 mA	0 ~ 27648
SM 1231 8 x 模擬量輸入	6ES7 231-4HF32-0XB0	12 位 + 符號位	±10 V ,±5 V,±2.5 V	-27648 ~ 27648
			0~20 mA，4~20 mA	0 ~ 27648
SM 1234 4 x 模擬量輸入/ 2 x 模擬量輸出	6ES7 234-4HE32-0XB0	12 位 + 符號位	±10 V ,±5 V,±2.5 V	-27648 ~ 27648
			0~20 mA,，4~20 mA	0 ~ 27648
SB 1231 1 x 模擬量輸入	6ES7 231-4HA30-0XB0	11 位 + 符號位	±10 V ,±5 V,±2.5 V	-27648 ~ 27648
			0~20 mA	0 ~ 27648
模擬量輸出
SM 1232 2 x 模擬量輸出	6ES7 232-4HB32-0XB0	14 位	±10 V	-27648 ~ 27648
		13 位	0~20 mA,，4~20 mA	0 ~ 27648
SM 1232 4 x 模擬量輸出	6ES7 232-4HD32-0XB0	14 位	±10 V	-27648 ~ 27648
		13 位	0~20 mA，4~20 mA	0 ~ 27648
SM 1234 4 x 模擬量輸入/2 x 模擬量輸出	6ES7 234-4HE32-0XB0	14 位	±10 V	-27648 ~ 27648
		13 位	0~20 mA,，4~20 mA	0 ~ 27648
SB 1232 1 x 模擬量輸出	6ES7 232-4HA30-0XB0	12 位	±10 V	-27648 ~ 27648
		11 位	0~20 mA	0 ~ 27648

輸入信號精度計算

先明確兩個模擬量輸入模塊參數(shù)：

模擬量轉(zhuǎn)換的分辨率
模擬量轉(zhuǎn)換的精度（誤差）

分辨率是 A/D 模擬量轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度,，即用多少位的數(shù)值來表示模擬量。S7-1200 模擬量模塊的轉(zhuǎn)換分辨率是12位,，能夠反映模擬量變化的小單位是滿量程的 1/4096 ,。

數(shù)字化模擬值的表示方法及示例：

分辨率	模擬值
位	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
位值
16位	0	1	0	0	0	1	1	0	0	1	0	1	1	1	1	1
12位	0	1	0	0	0	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0	0

如上表所示，當(dāng)轉(zhuǎn)換精度小于16位時,，相應(yīng)的位左側(cè)對齊,，小變化位為 16 - 該模板分辨率，未使用的低位補 “ 0 ”,。如表中 12 位分辨率的模板則是從 16 - 12 = 4,，即低字節(jié)的第四位 bit 3 開始變化，為其小變化單位 = 8 （紅色圖框所示） ,，bit 0~bit 2 則補“ 0 ”（紅色圖框黃色背景所示）,。則 12 位模板 A/D 模擬量轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度為 / = 1/4096 ,。

模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，還受到轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的影響,。在實際應(yīng)用中,，輸入的模擬量信號會有波動、噪聲和干擾,，內(nèi)部模擬電路也會產(chǎn)生噪聲,、漂移，這些都會對轉(zhuǎn)換的后精度造成影響,。這些因素造成的誤差要大于 A/D 芯片的轉(zhuǎn)換誤差,。

模擬量量程計算

可以使用STEP 7 Basic 指令列表 "Convert" 中的 “ SCALE_X ” 和 “ NORM_X ” 來轉(zhuǎn)換模擬量值。

計算公式：

SCALE_X_OUT = [（NORM_X_VALUE - NORM_X_MIN）/（NORM_X_MAX - NORM_X_MIN）] * （SCALE_X_MAX - SCALE_X_MIN） + SCALE_X_MIN

一,、測量值轉(zhuǎn)換為工程量

如下圖1 程序所示,，為標(biāo)準(zhǔn) 0~20 mA 模擬量輸入信號，對應(yīng) 0 ~ 80 MPa 壓力的量程換算示例

圖 1.測量值轉(zhuǎn)換為工程量示例

其中參數(shù)含義如下表1 所示：

表 1.

參數(shù)名稱	數(shù)據(jù)類型	參數(shù)含義	取值范圍
參數(shù)名稱	數(shù)據(jù)類型	參數(shù)含義	電壓信號	電流信號
NORM_X_IN	Int	模擬量通道輸入測量值	-27648 ~ 27648	0 ~ 27648
NORM_X_LO_LIM	Int	測量值下限	-27648	0
NORM_X_HI_LIM	Int	測量值上限	27648	27648
NORM_X_OUT	Real	測量值規(guī)格化	-1.0 ~ 1.0	0.0 ~ 1.0
SCALE_X_LO_LIM	Real	工程量下限制	---	---
SCALE_X_HI_LIM	Real	工程量上限制	---	---
SCALE_X_OUT	Real	工程量值	---	---

注意：SM1231 新的模擬量模塊(例如 6ES7 231-4HD32-0XB0)增加了 4~20 mA范圍, 對于非標(biāo)準(zhǔn)信號例如電流通道接入 4 ~ 20 mA ,，可以設(shè)置電流范圍 0-20mA 或者 4-20mA, 如下圖所示：

但是設(shè)置 0-20mA 或者 4-20mA 對應(yīng)不同的量程范圍和 NORM_X 通道測量值下限,。如下表所示：

實際電流輸入	設(shè)置電流范圍	量程范圍	NORM_X 通道測量值下限
0-20 mA	0-20 mA	0 -27648	0
4-20 mA	0-20 mA	5530- 27648	5530
4-20 mA	4-20 mA	0 - 27648	0

二、工程量轉(zhuǎn)換為測量值

如下圖2 程序所示,，為標(biāo)準(zhǔn) 4~20 mA 模擬量輸入信號,，對應(yīng) 0 ~ 80 MPa 壓力的量程換算示例，同理需修正通道測量輸出值下限 SCALE_X_LO_LIM 為 5530

圖 2. 工程量轉(zhuǎn)換為測量值

其中參數(shù)含義如下表2 所示：

表 2.

參數(shù)名稱	數(shù)據(jù)類型	參數(shù)含義	取值范圍
參數(shù)名稱	數(shù)據(jù)類型	參數(shù)含義	電壓信號	電流信號
NORM_X_IN	Real	工程量給定值	---	---
NORM_X_LO_LIM	Real	工程量下限值	---	---
NORM_X_HI_LIM	Real	工程量上限值	---	---
NORM_X_OUT	Real	工程量給定值規(guī)格化	-1.0 ~ 1.0	0.0 ~ 1.0
SCALE_X_LO_LIM	Int	測量輸出值下限	-27648	0
SCALE_X_HI_LIM	Int	測量輸出值上限	27648	27648
SCALE_X_OUT	Int	測量輸出值	-27648 ~ 27648	0 ~ 27648