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第一章：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及profibus
　　1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的由來
　　1.1.1 cims體系結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的層次劃分
　　根據(jù)工廠治理、生產(chǎn)過程及功能要求，cims體系結(jié)構(gòu)可分為5層，即工廠級(jí)、車間級(jí)、單元級(jí)、

工作站級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。簡(jiǎn)化的cims則分為3層，即工廠級(jí)、車間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。在一個(gè)現(xiàn)代化工廠環(huán)境中

，在大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程控制中，產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同樣分為這三個(gè)層次，與簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)層次相對(duì)應(yīng)。

如圖1-1所示。
西門子dp軟線拖纜1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成是工廠自動(dòng)化及cims不可缺少的重要

部分。
　　現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)控制、連機(jī)控制、通訊連網(wǎng)、

在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)等功能，保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備高質(zhì)量完成

生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)及運(yùn)行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠治理層，向工廠級(jí)mis系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)

。同時(shí)也可接受工廠治理層下達(dá)的生產(chǎn)治理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。因此，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)監(jiān)控及信息

集成系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化及cims系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
　　1.1.3 傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)
　　傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)（包括：基于pc、plc、dcs產(chǎn)品的分布式控制

系統(tǒng)），其主要特點(diǎn)之一是，現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備與控制器之間的連接是一對(duì)一（一個(gè)i/o點(diǎn)對(duì)設(shè)備的一個(gè)測(cè)

控點(diǎn)）所謂i/o接線方式，信號(hào)傳遞4-20ma（傳送模擬量信息）或24vdc（傳送開關(guān)量信息）信號(hào)。如

圖1-2所示：
 西門子dp軟線拖纜
　　1.1.4 系統(tǒng)主要缺點(diǎn)
（1）信息集成能力不強(qiáng)： 控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間靠i/o連線連接，傳送4-20ma模擬量信號(hào)或24vdc等

開關(guān)量信號(hào)，并以此監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這樣，控制器獲取信息量有限，大量的數(shù)據(jù)如設(shè)備參數(shù)、故障及

故障紀(jì)錄等數(shù)據(jù)很難得到。底層數(shù)據(jù)不全、信息集成能力不強(qiáng)，不能完全滿足cims系統(tǒng)對(duì)底層數(shù)據(jù)的

要求。
（2）系統(tǒng)不開放、可集成性差、專業(yè)性不強(qiáng)：除現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均靠標(biāo)準(zhǔn)4-20ma/24vdc連接，系統(tǒng)其它軟

、硬件通常只能使用一家產(chǎn)品。不同廠家產(chǎn)品之間缺乏互操縱性、互換性，因此可集成性差。這種系

統(tǒng)很少留出接口，答應(yīng)其它廠商將自己專長(zhǎng)的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用

系統(tǒng)中往，因此，面向行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)很少。
（3）可靠性不易保證：對(duì)于大范圍的分布式系統(tǒng)，大量的i/o電纜及敷設(shè)施工，不僅增加本錢，也增

加了系統(tǒng)的不可靠性。
（4）可維護(hù)性不高：由于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備信息不全，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的在線故障診斷、報(bào)警、記錄功能不強(qiáng)

。另一方面也很難完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化功能，影響了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
　　1.1.5 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的串行通訊接口是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的原形
　　由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，很多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化，即內(nèi)置cpu

控制器，完成諸如線性化、量程轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波甚至回路調(diào)節(jié)等功能。因此，對(duì)于這些智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

增加一個(gè)串行數(shù)據(jù)接口（如rs-232/485）是非常方便的。有了這樣的接口，控制器就可以按其規(guī)定協(xié)

議，通過串行通訊方式（而不是i/o方式）完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。假如設(shè)想全部或大部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

都具有串行通訊接口并具有同一的通訊協(xié)議，控制器只需一根通訊電纜就可將分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，

完成對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控，這就是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的初始想法。
　　1.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的產(chǎn)生
　　基于以上初始想法，使用一根通訊電纜，將所有具有同一的通訊協(xié)議通訊接口的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，

這樣，在設(shè)備層傳遞的不再是i/o（4-20ma/24vdc）信號(hào)，而是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字化通訊，由數(shù)字

化通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)。
　　1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概念
　　1.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
　　目前，公認(rèn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概念描述如下：現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/儀表與

控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)總線。其中，“生產(chǎn)過程

”包括斷續(xù)生產(chǎn)過程和連續(xù)生產(chǎn)過程兩類。
或者，現(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散的、數(shù)字化、智能化的丈量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，

實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。
　　1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的意義
（1）現(xiàn)場(chǎng)總線（fieldbus）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備數(shù)字化通訊的一種產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)

；是一次產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備通訊的數(shù)字化革命?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可使用一條通訊電纜將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（智能化

、帶有通訊接口）連接，用數(shù)字化通訊代替4-20ma/24vdc信號(hào)，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程參數(shù)

化等功能。
（2）傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采用一對(duì)一連線的、4-20ma/24vdc信號(hào)，信息量有限，難以實(shí)現(xiàn)

設(shè)備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自控系統(tǒng)成為工廠中的“信息孤島”，嚴(yán)重制約了企業(yè)信

息集成及企業(yè)綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。
（3）基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通訊技術(shù)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加進(jìn)工廠信息

網(wǎng)絡(luò)， 構(gòu)成企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。在cims系統(tǒng)中，

現(xiàn)場(chǎng)總線是工廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　1.2.3 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)
　　基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)如圖1-3所示：
西門子dp軟線拖纜基于現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)
　　1.2.4 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)

供應(yīng)西門子DP軟線通訊拖纜
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電氣數(shù)據(jù)  
單位長(zhǎng)度阻尼量  
9.6 kHz 時(shí) / 最大值
 0.0025 dB/m
38.4 kHz 時(shí) / 最大值
 0.0040 dB/m
4 MHz 時(shí) / 最大值
 0.022 dB/m
16 MHz 時(shí) / 最大值
 0.042 dB/m
波阻  
額定值
 150 Ω
9.6 kHz 時(shí)
 270 Ω
38.4 kHz 時(shí)

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單位長(zhǎng)度阻尼量  
9.6 kHz 時(shí) / 最大值
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38.4 kHz 時(shí) / 最大值
 0.0040 dB/m
4 MHz 時(shí) / 最大值
 0.025 dB/m
16 MHz 時(shí) / 最大值
 0.049 dB/m
波阻  
額定值
 150 Ω
9.6 kHz 時(shí)
 270 Ω
38.4 kHz 時(shí)
 185 Ω
3 MHz ... 20 MHz 時(shí)
 150 Ω
相對(duì)對(duì)稱公差  
9.6 kHz 時(shí)的波阻
 10 %
38.4 kHz 時(shí)的波阻
 10 %
3 MHz ... 20 MHz 時(shí)的波阻
 10 %
單位長(zhǎng)度的回路電阻 / 最大值 133 Ω/km
單位長(zhǎng)度的屏蔽電阻 / 最大值 14 Ω/km
每一長(zhǎng)度的容量 / 在1 kHz時(shí) 28 pF/m
工作電壓  
有效值
 100 V
機(jī)械數(shù)據(jù)  
電線數(shù)量 2
屏蔽層規(guī)格 重疊的鋁膠合箔，包裹鍍錫銅線制成的屏蔽編織層
FastConnect 是
外徑  
內(nèi)導(dǎo)體
 0.67 mm
芯線絕緣
 2.56 mm
電纜內(nèi)部護(hù)套
 5.4 mm
電纜護(hù)套
 8 mm
外徑的對(duì)稱公差 / 電纜護(hù)套 0.4 mm
材料  
芯線絕緣
 PE
電纜內(nèi)部護(hù)套
 PVC
電纜外皮的
 PUR
顏色  
數(shù)據(jù)線的芯線絕緣
 紅色 / 綠色
彎曲半徑  
一次性彎曲時(shí) / 許可最小值
 40 mm
多次彎曲時(shí) / 許可最小值
 120 mm
彎曲循環(huán)次數(shù) 3000000
備注
 彎曲半徑 120 mm (15x D) 和加速度 4 m/s2 時(shí)牽引鏈彎曲循環(huán)為 300 萬次
拉力負(fù)荷 / 最大值 100 N
單位長(zhǎng)度重量 77 kg/km
許可的環(huán)境條件  
安裝時(shí)  
運(yùn)行期間
 -40…+60 °C
在儲(chǔ)存期間
 -40…+60 °C
在運(yùn)輸期間
 -40…+60 °C
最小值
 -40…+60 °C
備注
 20 Cel 時(shí)測(cè)量電氣屬性，根據(jù) DIN 47250 第 4 部分或 DIN VDE 0472 進(jìn)行檢查
環(huán)境條件 / 適用于運(yùn)行 受限的分段長(zhǎng)度（參見 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)手冊(cè)）
產(chǎn)品特點(diǎn)、功能、組件 / 概述  
產(chǎn)品特點(diǎn)/不含硅  
無鹵素
 否

 是
標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、許可  
資格證明  
CE標(biāo)識(shí)
 是
與 RoHS 一致
 是
船級(jí)社  
American Bureau of Shipping Europe Ltd. (ABS)
 否
Bureau Veritas (BV)
 否
Det Norske Veritas (DNV)
 否
Germanischer Lloyd (GL)
 否
Lloyds Register of Shipping (LRS)
 否

 否
Polski Rejestr Statkow (PRS)
 否