西门子Profibus总线进柜接地的优缺点自动化系统接地指南

时间：2021-12-25

1.1 现场总线的详细介绍

现场总线就是指安裝在现场设备与操纵房间内的操纵设备中间的数显式、串行通信、多点通信的系统总线。它是一种工业生产系统总线，是自动化行业中较底层数据通讯互联网。

现场总线的产生使自动化自动控制系统踏入了信息化管理、数字化的时期，为自动化运用发展了更加宽广的行业：一对双胶线上可建空好几个操纵设备，不但节约了组装花费、节约维护保养花销，与此同时还提升了操作系统的稳定性。但与此同时通信网络中数据的传送延迟时间、通信系统的瞬间不正确和数据遗失、推送与抵达顺序的不一致等常见故障则会毁坏传统式自动控制系统本来具备的可预测性，促使自动控制系统的剖析与综合性越来越更繁杂，进而干扰到自动控制系统的特性。因而，现场总线运用的前提是通信平稳。

1.1.1 现场总线的定义

1. PROFIBUS现场总线的详细介绍

PROFIBUS是合乎国外标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线规范。分成PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS（现早已不会再运用）、PROFIBUS-PA三种行规。在其中DP为分布式系统外接设备间快速传输数据，关键运用于加工制造业自动化行业；PA运用于全过程自动化领域，合乎IEC1158-2规范。

PROFIBUS实质为RS485通讯，适用好几个设备间的数据传输，比如典型性的主-从系统软件及其多主多从混合器等数据传输。PROFIBUS系统总线的传输速度为9.6Kbit/s至12Mbit/s，较大传送间距在9.6Kbit/s下以1200m，在1.5Mbit/s为200m，12Mbit/s时为100m，可选用无线放大器增加至10km，传输方式为双胶线或是光缆电缆，较多可建空127个网站。

2. PROFINET现场总线的详细介绍

PROFINET是由PROFIBUS国际经济组织（PROFIBUS International，PI）发布的新一代根据工业以太网技术性的自动化系统总线规范。做为一项战略的技术革新，PROFINET为自动化通讯行业带来了一个完全的网络解决方案，遮盖了即时以太网接口、运动控制、分布式系统自动化、故障安全及其网络信息安全等自动化行业的新起行业。而且，做为对外开放的规范，可以彻底兼容工业以太网和目前的现场总线（如PROFIBUS）技术性，即运用了目前的以太网接口全新的IT技术性，又较大限度的兼容了目前的操作系统和设备。

1.1.2 现场总线的接**准

1. 接地和等势联接

合理的接地和等势联接针对提升PROFIBUS/PROFINET互联网的抗干扰能力是十分关键的。接地及等势联接是PROFIBUS/PROFINET恰当进行作用的基本。通讯电缆的屏弊层的恰当接地将合理的减少静电感应的影响。等势联接则确保了全部互联网都处于一个“地”电位差上，进而避免全部互联网中的地电流量穿过PROFIBUS电缆线的屏弊层。

2. 保护地

保护地是维护工作人员不会受到触电损害的基本。与此同时，也维护了设备或设备不会受到走电的危害。

维护接地为常见故障电流量提高了一个控制回路，将常见故障电流量导向性地面，并造成断路器融断或断路器跳闸，进而完成设备关闭电源。维护接地的标志为：

图3-1 保护地

3. 作用地

功能地为设备的屏弊层给予了一个平稳的零电势差定位点。设备的机壳及其外界的屏蔽掉应当被联接到作用地，进而将拦截层上的电磁干扰导进地，防止了影响进到设备。

（1）有一些PROFIBUS / PROFINET设备专业有一个作用地的接线端子，须将该端子联接到系统软件的地。该接线端子标志为：

图3-2 作用地

留意，保护地的接线端子与该作用地的系统总线是互不相关的。保护地须联接至系统软件的保护地。

（2）有一些设备的接地是根据DIN- 滑轨完成的，这时应将DIN- 滑轨接地。

（3）应应用具备横截面积（> 2.5 mm2）的铜心线将PROFIBUS / PROFINET网站接地。较好是选用含有黄绿色标志的接地电缆线。

4. 等势联接

等势连接系统软件用以将加工厂中不一样地方的不一样的地电势差开展等势解决，进而防止因为地电势差的不一样造成的交流电根据PROFIBUS / PROFINET的屏弊层。可应用铜心线或热镀锌的接地条做等势体。等势联接应确保与接地接线端子大规模的触碰。

图3-3 屏蔽掉层的接口方式

将全部的PROFIBUS / PROFINET设备的屏弊层及其地（假如很有可能得话）都联接到该等势系统软件上。

图3-4 系统的等电位连接

将设备安裝的表层（比如柜里的安裝控制面板或是安裝滑轨）与等电位连接系统软件相互连接。将PROFIBUS / PROFINET的等势联接于加工厂工程建筑的等势联接系统软件尽可能多的开展联接。

图3-5 系统软件与房屋建筑的等电位连接

假如碰到喷涂的地区，须除去车漆再开展电导体的联接。针对连接功能及其等电位连接系统软件，应做好防腐蚀解决：比如热镀锌或上漆。应用安全性螺丝或接线端子对接地和等电位连接系统软件开展联接。应用可锁住的密封圈，防止因为挪动或震动造成的联接松脱。等势线的终端设备运用防水套管或线耳开展联接，不可焊锡。尽量的将等势线与PROFIBUS / PROFINET电缆线挨近。将电缆线槽开展联接，并将电缆线槽与等电位连接系统软件尽量多的开展联接。

图3-6 电缆线槽联接至等电位连接系统软件

假如2个工业厂房中间或间距很远的地址中间联接的PROFIBUS / PROFINET电缆线，须同PROFIBUS / PROFINET电缆一起置放一根等势线。等势线的较少截面须合乎IEC603 ** -5-54规范：

o 铜 (Copper)为6 mm2 ；

o 铝 (Aluminum)为16 mm2 ；

o 钢 (Steel)为50 mm2。

图3-7 等势线与网络线与此同时置放

2个不一样开关电源的系统软件根据DP系统总线给联接了，尽管DP/DP光纤耦合器是防护的，但搞好等电势差，DP线屏蔽掉层反复接地，保证屏蔽掉层上的感应电动势能从接地特性阻抗更小的汇流排释放出来，不许影响电流量顺屏蔽掉层注入设备通信端口号这也是规范的解决计划方案。

互连一起的电气控制系统，各分系统的地都“单独”了，没什么问题都难。飞机场、车辆上面沒有单独的“地”，如何系统软件全是好好地的呢？“单独”接地来了解地不是对的。

机械结构的核心内容是力的平衡或平稳，电气控制系统互连的核心内容是等电位连接。电逻辑性的前提是同样的参照电位差或电势差，电的安全性便是保证弱电的参照基准点与设备外壳等电位连接，也就是工作电压的0点与身体等电位连接。

因此，懂了等电位连接是电气控制系统维持的核心，就很容易了解为何西门子PLC倡导屏蔽掉层二端接地，而有一些系统软件又认为单端接地。由于西门子PLC设计原理是构建在系统软件务必有等电位连接的根基上。即然互连的常见故障是等电位连接的，自然二端接地是较好的挑选。而互连电气控制系统没法确保等电位连接时，假如二端接地得话，便是火上浇油。

假如电气控制系统一定要接地面，隔离电源存有有哪些实际意义？S7开关电源的M与PE短转片在出厂是短路旳，为何又制成主题活动可拆调？有一些电气控制系统的地为什么是飘浮的？

因此楼顶常说单独接地仅仅一种常用的策略模式。但决不是系统开发的古兰经。能确保等电位连接的系统软件，自然甄选等电位连接系统软件的设计标准，没法确保等电位连接的系统软件就按必须防护的系统软件标准来解决。不太可能用一种方式面面俱到。

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