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RS-485网络的硬件组成

在S7-200系统中，无论是组成PPI、MPI还是RPOFIBUS-DP网络，用到的主要部件都是一样的：

• PROFIBUS电缆：电缆型号有多种，其中较基本的是PROFIBUS FC（Fast Connect快速连接）Standard电缆（订货号6XV1 830-0EH10）
• PROFIBUS网络连接器：网络连接器也有多种形式，如出线角度不同等等

连接网络连接器

A. 电缆和剥线器。使用FC技术不用剥出裸露的铜线。

图1. 剥好一端的PROFIBUS电缆与快速剥线器（FCS，订货号6GK1905-6AA00）。

B. 打开PROFIBUS网络连接器。首先打开电缆张力释放压块，然后掀开芯线锁。

图2. 打开的PROFIBUS连接器

C. 去除PROFIBUS电缆芯线外的保护层，将芯线按照相应的颜色标记插入芯线锁，再把锁块用力压下，使内部导体接触。应注意使电缆剥出的屏蔽层与屏蔽连接压片接触。

图3. 插入电缆

 由于通信频率比较高，因此通信电缆采用双端接地。电缆两头都要连接屏蔽层。

D. 复位电缆压块，拧紧螺丝，消除外部拉力对内部连接的影响。

网络连接器

网络连接器主要分为两种类型：带和不带编程口的。不带编程口的插头用于一般联网，带编程口的插头可以在联网的同时仍然提供一个编程连接端口，用于编程或者连接HMI等。

图4. 左侧为不带编程口的网络连接器（订货号：6ES7 972-0BA52-0XA0）
右侧的是带编程口的网络连接器（订货号：6ES7 972-0BB52-0XA0）

线型网络结构

通过PROFIBUS电缆连接网络插头，构成总线型网络结构。

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图5. 总线型网络连接

在上图中，网络连接器A、B、C分别插到三个通信站点的通信口上；电缆a把插头A和B连接起来，电缆b连接插头B和C。线型结构可以照此扩展。

注意圆圈内的“终端电阻”开关设置。网络终端的插头，其终端电阻开关必须放在“ON”的位置；中间站点的插头其终端电阻开关应放在“OFF”位置。

终端电阻和偏置电阻

一个正规的RS-485网络使用终端电阻和偏置电阻。在网络连接线非常短、临时或实验室测试时也可以不使用终端和偏置电阻。

• 终端电阻：在线型网络两端（相距较远的两个通信端口上），并联在一对通信线上的电阻。根据传输线理论，终端电阻可以吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。两个终端电阻并联后的值应当基本等于传输线在通信频率上的特性阻抗
• 偏置电阻：偏置电阻用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证“0”、“1”信号的可靠性

 西门子的PROFIBUS网络连接器已经内置了终端和偏置电阻，通过一个开关方便地接通或断开。终端和偏置电阻的值完全符合西门子通信端口和PROFIBUS电缆的要求。

 合上网络中网络插头的终端电阻开关，可以非常方便地切断插头后面的部分网络的信号传输。

 与其他设备通信时（采用PROFIBUS电缆），对方的通信端口可能不是D-SUB9针型的，或者引脚定义完全不同。如西门子的MM4x0变频器，RS-485通信口采用端子接线形式，这种情况下需要另外连接终端电阻，西门子可以提供一个比较规整的外接电阻。对于其他设备，可以参照《S7-200系统手册》上的技术数据制作。

 西门子网络插头中的终端电阻、偏置电阻的大小与西门子PROFIBUS电缆的特性阻抗相匹配，强烈建议用户配套使用西门子的PROFIBUS电缆和网络插头。可以避免许多麻烦。

 记住联网的格言：你糊弄它，它就糊弄你！

模拟量模块、信号板

信号类型

输入信号精度计算

先明确两个模拟量输入模块参数：

• 模拟量转换的分辨率
• 模拟量转换的精度（误差）

分辨率是 A/D 模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。S7-1200 模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的较小单位是满量程的 1/4096 。

数字化模拟值的表示方法及示例：

如上表所示，当转换精度小于16位时，相应的位左侧对齐，较小变化位为 16 - 该模板分辨率，未使用的较低位补 “ 0 ”。 如表中 12 位 分辨率的模板则是从 16 - 12 = 4，即低字节的*四位 bit 3 开始变化，为其较小变化单位  = 8 （红色图框所示） ，bit 0~bit 2 则补“ 0 ”（红色图框黄色背景所示）。则 12 位模板 A/D 模拟量转换芯片的转换精度为  /  = 1/4096 。

模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的最后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于 A/D 芯片的转换误差。

模拟量量程计算

可以使用STEP 7 Basic 指令列表 "Convert" 中的 “ SCALE_X ” 和 “ NORM_X ” 来转换模拟量值。

计算公式：

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、测量值转换为工程量

如下图1 程序所示，为标准 0~20 mA 模拟量输入信号，对应 0 ~ 80 MPa 压力的量程换算示例

图 1.测量值转换为工程量示例

其中参数含义如下表1 所示：

表 1.

 注意：SM1231 新的模拟量模块(例如 6ES7 231-4HD32-0XB0)增加了 4~20 mA范围, 对于非标准信号例如电流通道接入 4 ~ 20 mA ，可以设置电流范围 0-20mA 或者 4-20mA, 如下图所示：

但是设置 0-20mA 或者 4-20mA 对应不同的量程范围和 NORM_X 通道测量值下限。如下表所示：

二、工程量转换为测量值

如下图2 程序所示，为标准 4~20 mA 模拟量输入信号，对应 0 ~ 80 MPa 压力的量程换算示例，同理需修正通道测量输出值下限 SCALE_X_LO_LIM 为 5530

图 2. 工程量转换为测量值

其中参数含义如下表2 所示：

表 2.

说明：工程量相关值取决于使用现场，是无法确定有效值的，一能确定的关系是工程量给定或输出值在工程量的下限值和上限值之间，在此不作过多表述。