Area of application

Design

Functions

PROFIBUS現(xiàn)場總線大多使用RS485進行串口的通訊，但有些情況下，也可以將電纜轉(zhuǎn)化為光纖進行通訊，OLM就是這樣一款設(shè)備。

圖1 OLM

OLM使用起來非常方便，不需要進行更多的設(shè)置，如果沒有特殊的情況，幾乎不需要設(shè)置什么，默認狀態(tài)可以直接使用。但用戶往往對OLM上的撥碼設(shè)置開關(guān)感到很迷惑，不知怎樣設(shè)置，這里簡單做個介紹。詳細內(nèi)容請參考相關(guān)手冊，這里只把手冊中的關(guān)鍵部分做一解釋。

1 功能介紹
OLM的功能設(shè)定都通過模板上的撥碼開關(guān)進行，OLM側(cè)面有一些說明幫助用戶進行設(shè)定。

1．1 RS 485 網(wǎng)段監(jiān)視 （Segment monitoring at the RS 485 port）
該功能用于每個接收設(shè)備對于所連接到的RS485網(wǎng)段中的故障幀或者網(wǎng)絡(luò)堵塞情況的監(jiān)測。當(dāng)接收設(shè)備接收到故障幀或者網(wǎng)絡(luò)堵塞時間長于*大的幀發(fā)送時間時，或者當(dāng)一秒鐘以上沒有接收到信號時，接收到的信號將被“Block”而不再被轉(zhuǎn)發(fā)到其它端口，直到網(wǎng)絡(luò)中能夠重新接收到新的報文。
如果該RS485網(wǎng)段沒有激活該功能，則來自電氣網(wǎng)段的干擾將影響整個網(wǎng)絡(luò)。

以下的功能僅限于光纖。

1．2 光路監(jiān)視 （Line monitoring with echoes）
模板對于光路的監(jiān)測，分別有”Send echo“, ”Monitor echo“ 和 ”Suppress echo“ 等三個功能。

•  Send echo
  通過任意端口接收到的報文都被轉(zhuǎn)發(fā)到所有其它端口。如果接收端口是一個光纖接口，接收端口將向相應(yīng)的發(fā)送端口發(fā)回報文。
•  Monitor echo
  當(dāng)一個模板發(fā)送一個報文（不是“echo”報文）到一個光纖口，則該光纖口將期望能夠得到一個回應(yīng)（“echo”）。如果在一段時間內(nèi)（時間周期是預(yù)置的）沒有收到回應(yīng)報文，則會產(chǎn)生“echo”監(jiān)測的故障，紅色故障燈將點亮。
•  Suppress echo
  當(dāng)一個數(shù)據(jù)報文被發(fā)出時，接收設(shè)備會被與其它的端口隔離開，直到響應(yīng)報文（“echo”）被正確的接收。
•  Segmentation
  如果光纖接口上出現(xiàn)一個“echo”監(jiān)測故障或者檢測到一個有問題的報文，模板將假定該線路出現(xiàn)問題，并且將凍結(jié)這個端口不再接/發(fā)用戶數(shù)據(jù)。所連接的總線部分將做被分割出整個網(wǎng)絡(luò)。同時，該分割也將引起所連接的光纖的另外一端也被分割。

所有的連接到該被分割出來的網(wǎng)段的模板都將發(fā)送測試報文到這些被隔離出來的端口。這些測試報文可以用來測試這些總線段的狀態(tài)。

如果所有的模板通過測試報文都可以確認該網(wǎng)段不再有問題，則該網(wǎng)段的分割狀態(tài)將自動取消。

如果所有的部件都被“凍結(jié)”，則模板的分割狀態(tài)將自動輪換，用以測試其連接到相鄰模板的光路的狀態(tài)。如果沒有報文堵塞，而網(wǎng)絡(luò)連接又是正常的，則相應(yīng)端口的黃燈將周期閃爍。

2 拓撲結(jié)構(gòu)

OLM的拓撲結(jié)構(gòu)一般有以下幾種：

•  點對點連接
•  線性拓撲
•  星形拓撲
•  冗余光纖環(huán)網(wǎng)

在各拓撲結(jié)構(gòu)中的連接中需要遵守的原則請參考手冊。比如，使用光纖連接時，相應(yīng)光纖端口的設(shè)置須相同，不同型號的OLM不能用光纖進行連接等等。

2．1 線性拓撲

圖2 線性拓撲

線性拓撲結(jié)構(gòu)的監(jiān)視功能包括：

•  Send echo: yes
•  Monitor echo: yes
•  Suppress echo: yes
•  Monitor: yes
•  Segmentation: yes

當(dāng)選擇了監(jiān)視模式時，連接在該光纖兩端的模板將同時對該連接進行監(jiān)測。一旦監(jiān)測到故障，則連接中斷，同時PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)被分割成兩個網(wǎng)段，故障指示燈亮，直到通過測試報文監(jiān)測到網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常。

請注意：如果網(wǎng)絡(luò)中有多個活動的站點（主站），則有網(wǎng)絡(luò)中可能形成兩個邏輯令牌環(huán)，每次當(dāng)兩個網(wǎng)段合成一個網(wǎng)段時，有可能產(chǎn)生雙令牌或者報文沖突。
另外，當(dāng)一個雙口的OLM模板被用在線型網(wǎng)絡(luò)的終端時，沒有連接網(wǎng)段的那個光纖端口一定不要設(shè)置“監(jiān)視”功能，而且*好不要將保護部件取下以保證端口不要被灰塵覆蓋。

2．2 星形拓撲

6GK1160-4AA01
圖3 星形拓撲

在星形拓撲結(jié)構(gòu)中，不同型號的OLM都可以混用。

請注意:

•  在星形網(wǎng)絡(luò)中，所有模板的CH1的必須設(shè)置為“Monitor off”（S0=1），這樣RS485端口不會被網(wǎng)絡(luò)所分割，以保證星形網(wǎng)絡(luò)的*大程度的可用性。沒有使用的光纖端口也不要設(shè)置監(jiān)視功能。
•  網(wǎng)線的連接應(yīng)該非常牢固，以防止某一部分的干擾進入整個網(wǎng)絡(luò)。
•  在星形網(wǎng)絡(luò)中的所有電氣網(wǎng)絡(luò)終端注意設(shè)置終端電阻。
•  做為星形主干網(wǎng)部分的電氣網(wǎng)段（Electrical star segment）不要連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

2．3 冗余環(huán)網(wǎng)

圖4 光纖冗余環(huán)網(wǎng)

這種拓撲結(jié)構(gòu)實際上是線性網(wǎng)絡(luò)拓撲的一種特殊形式。“閉合”的光纜保證了網(wǎng)絡(luò)的高度安全性。冗余的光纖環(huán)網(wǎng)必須使用雙光纖端口并且是相同型號的OLM。

冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的監(jiān)視功能包括：

•  Send echo: yes
•  Monitor echo: yes
•  Suppress echo: yes
•  Segmentation: yes

環(huán)網(wǎng)光纖的中斷將導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)化為線性網(wǎng)絡(luò)。如果是OLM模板故障，則連接在該模板上的設(shè)備將從網(wǎng)絡(luò)中被分割，其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備變成線性連接。同時紅色故障指示燈亮。
當(dāng)故障消失后，網(wǎng)絡(luò)自動恢復(fù)為環(huán)形冗余結(jié)構(gòu)。

請注意：

使用冗余環(huán)網(wǎng)應(yīng)該具備以下條件：

•  必須保證所有的OLM型號一致。
•  所有的OLM上均須設(shè)置“Redundant optical ring”。
•  所有的OLM必須通過光纖端口進行連接，不能有RS485端口。
•  Profibus網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)MIN TSDR必須。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)過程中，站地址的設(shè)置盡量低，盡量減少故障狀態(tài)導(dǎo)致主站Timeout”的次數(shù)。
•  當(dāng)冗余網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障（例如斷線），將有一個切換時間，在這段時間內(nèi)，數(shù)據(jù)可能無法正常的傳輸。為此，建議將主站報文的重復(fù)次數(shù)的設(shè)定（Retry）至少設(shè)為3次。同時當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)環(huán)網(wǎng)時，也將沒有額外的報文表示網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)恢復(fù)正常。即便當(dāng)主站訪問到一個設(shè)備地址但該設(shè)備并不存在時，主站將會周期性的試圖尋址該設(shè)備，并等待該設(shè)備的響應(yīng)，直到所設(shè)定的“slot time”超時（“GAP request”），OLM接受這種狀態(tài)，并將線形網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)成冗余環(huán)網(wǎng)。

組態(tài)上也需要注意：
－ *高站地址（HSA）是一個地址范圍，站地址的分配應(yīng)該在0到HAS之間，并且不要將0和HSA分配給某個具體的站，而且要保證“gap”的地址間隔；否則當(dāng)故障消失后，網(wǎng)絡(luò)不能自動閉合，并且故障指示燈和故障信號接觸線圈（圖5）也不會復(fù)位。

圖5 故障線圈

該線圈的使用方法請參考手冊，這里不再詳細介紹。

－ “slot time”設(shè)定應(yīng)接近非冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩倍，具體見下面的計算公式。

其中：
“Slot time” 表示監(jiān)控的“位”時間；
“Length OF”所有光纖的(被分割網(wǎng)段)總長，單位是km；
“Number OLM”網(wǎng)絡(luò)中所有OLM的個數(shù)。

a, b 和 c按照表中的波特率來選擇：

表1a 冗余環(huán)網(wǎng)中 DP standard 協(xié)議計算Slot time參數(shù)

表1b 冗余環(huán)網(wǎng)中 DP/FMS (universal) 協(xié)議計算Slot time參數(shù)

1) 使用OLM/G11-1300 和 OLM/G12-1300 當(dāng)波特率為12 MBit/s, 6 MBit/s, 3 MBit/s 和 1.5 MBit/s 時，*小的“slot time”應(yīng)當(dāng)按照下表設(shè)定。

表2 *小的slot time設(shè)定

這個計算公式中，所有的參數(shù)都是針對光纖的網(wǎng)絡(luò)的，該公式中，默認通過OLM上的RS485的總線段的長度*長為20m，如果超過這個距離，要把超出的部分加到光纖的長度參數(shù)（Length OF）中進行計算。當(dāng)然，RS485的網(wǎng)段可以超過20m，只是超出部分需要參與計算。
如果slot time 的時間過小，OLM的系統(tǒng)指示燈將報警：紅色/綠色交替閃爍。

3 光纖接收端口信號的檢測

圖6 光纖端口電壓檢測插孔

兩個光纖通道CH2/CH3的信號強度能夠通過電壓表來測量，其信號強度符合下面的圖示。

圖7 光纖端口的信號強度與檢測電壓的關(guān)系

Integration