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湖南嘉普云自动化设备有限公司

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1. 用于冗余设计的ET 200M接口模块IM153-2概述
将ET 200M远程I/O连接到PROFIBUS DP现场总线时，需要使用IM153-2接口模块（电气PROFIBUS DP传输）或IM153-2 FO接口模块（光纤PROFIBUS DP传输）。根据现场总线的组态（单一/冗余），可通过使用一个标准接口模块或两个冗余接口模块来连接ET 200M远程I/O站。
本文主要内容适用于ET 200M接口模块IM153-2的冗余设计。

1.1 用于冗余连接的ET 200M的典型组成
典型的用于冗余连接的ET 200M远程I/O站如下图所示。

图1 ET 200M的典型组成

一个典型用于冗余连接的ET 200M远程I/O站包括：
□ 1个用于热插拔的IM/IM总线模块
□ 2个PROFIBUS DP IM153-2高性能接口模块
□ 1个用于热插拔的DIN导轨
□ 1个或2个（冗余）电源模块（对于装置使用集中24V DC电源时可省略）
□ 多12个I/O模块，用于连接传感器或执行器
□ 若干用于热插拔的IO模块总线模块

1.2 现有冗余设计的IM153-2及供货情况
用于冗余设计的IM153-2接口模块有IM153-2AA02、IM153-2BA00、IM153-2BAx1、IM153-2BAx2几种型号，目前新的型号是IM153-2BAx2。

表1 现有冗余设计的IM153-2及供货情况
注： 产品取消——只能在更换故障零件时才能够订购该产品，且订购时须返还故障的模块。
停止供货——不再供应该产品的备件，也不能进行维修。不提供关于这些产品的咨询与服务。

1.3 各版本IM153-2接口模块的功能
在属性和功能方面，IM 153-2BAx2 接口模块与其早期版本完全兼容。
下表列出常用功能的兼容表。

“×”表示支持； “－”表示不支持。
表2 各版本冗余IM153-2的常用功能
注： ①当使用总线模块 IM/IM 6ES7195-7HD00-0XA0 进行操作时，不支持该功能。
更多功能的兼容性关系请参考《ET 200M IM153-2接口模块化 产品信息》 简介 IM153-2各版本的兼容性 。

1.4 接口模块IM153-2的冗余套件
IM153-2冗余套件可以用于在AS412H、AS414H或AS417H容错自动化系统上运行ET 200M站。套件中包括：
□ 1个用于热插拔的IM/IM总线模块（订货号为6ES7 195-7HD10-0XA0）
□ 2个PROFIBUS DP IM153-2高性能接口模块（订货号为6ES7 153-2BA02-0XB0）
当前IM153-2冗余套件的订货号为6ES7 153-2AR03-0XA0。

2. 组态新版本IM153-2接口模块的软件要求
在一个新项目中，组态相应型号的IM153-2的接口模块时，对STEP 7软件或PCS 7软件的版本有相应要求。
下表列出了用于冗余设计的新版本IM153-2接口模块与STEP 7 / PCS 7软件之间的兼容性。

表3 IM153-2接口模块与STEP 7 / PCS 7软件之间的兼容性

3. 各版本IM153-2接口模块与总线模块的兼容性
在属性和功能方面，新版本的IM153-2接口模块与其早期版本完全兼容。但使用时需要注意接口模块与总线模块的兼容性关系。
下表列出了各版本IM153-2与总线模块的兼容性。

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“×”表示兼容； “－”表示不兼容。
表4 各版本IM153-2与总线模块的兼容性

4. 各版本IM153-2接口模块之间的兼容性
互为冗余的两个IM153-2接口模块之间必须保证完全一致，即订货号、硬件版本和固件版本完全一致。
在此前提下，各版本IM153-2之间的兼容性①可以参考下表。

“×”表示兼容； “－”表示不兼容。
表5 各版本IM153-2之间的兼容性
注： ① 这里列出的兼容性是指备件兼容，即可以在组态中组态旧版本的模块，并使用新版本的模块。
在满足3. 各版本IM153-2接口模块与总线模块的兼容性 的条件下，兼容的IM153-2可以作为旧版本IM153-2的备件。但不同版本的IM153-2不可以混合使用。

5. 用于冗余设计的IM153-2接口模块在更换过程的注意事项
冗余系统中，IM153-2接口模块可以在线更换。当需要更换IM153-2接口模块时，可以根据实际情况选择下面两种更换方式。
□ 不掉站更换IM153-2接口模块
ET 200M在非冗余的工作模式下进行IM153-2接口模块的更换，更换完成后可再次进入冗余工作模式。此时使用与当前正常工作的IM153-2接口模块完全一致的备件进行更换。
□ 掉站/停机更换IM153-2接口模块
ET 200M在暂时移除该从站或系统停机维护时进行IM153-2接口模块的更换。若系统仍然运行时，更换过程中该站的IO模块无法访问。此时可以使用与组态IM153-2接口模块兼容的冗余备件进行更换。
以上两种方式在更换过程中应注意以下几点：
(1) 更换前应先将对应的IM153-2模块断电。
(2) 在不停机更换过程中，要确保CPU已经装载了有关的防停机错误诊断OB。
(3) 保证更换后互为冗余的IM153-2模块完全一致，即订货号、硬件版本和固件版本都一致。
注： IM153-2接口模块的固件版本应参考在线固件版本。
关于查看在线固件版本的方法，可参考附录 如何在线查看IM153-2接口模块信息 。
对于订货号为6ES7 153-2AA02-0XB0和6ES7 153-2BA00-0XB0的接口模块可以通过MMC卡进行固件更新。对于订货号为6ES7 153-2BA00-0XB0①、6ES7 153-2BAx1-0XB0和6ES7 153-2BAx2-0XB0的接口模块可以通过STEP 7 HW Config和SIMATIC Manager在线更新固件。

注： ①请参考1.3 各版本IM153-2接口模块的功能 。
更多关于如何更换IM153-2接口模块，请参考《SIMATIC 分布式 I/O 设备 ET 200M 操作说明》 7 维护和服务 7.4 更换 IM 153-2 或 IM 153-2 FO 。

附录 如何在线查看IM153-2接口模块信息
可以通过下面步骤查看在线IM153-2接口模块的硬件版本、固件版本等信息：
(1) 打开相应站点的硬件组态，单击工具栏上的在线按钮 
(2) 确认实际应用的目标IM153-2接口模块上ACT指示灯点亮（表示当前激活）。
(3) 双击目标IM153-2模块（ET 200M从站），弹出诊断对话框，查看General页面。如下图所示：

图2 在线查看IM153-2接口模块信息
注： 在线查看的接口模块仅是当前激活的IM153-2模块信息（ACT指示灯点亮）。上图表示了激活的接口模块是与DP主站系统1相连的接口模块。下图表示激活的接口模块是与DP主站系统2相连的接口模块。

图3 在线查看IM153-2接口模块信息

问题：SIEMENS PROFIBUS 网络中可以接入多少台PA 仪表？
解答：主要分以下几方面进行介绍：

1. PROFIBUS 系统总揽图
以S7－400为例，且使用DP/PA Link:

每个S7CPU 理论上可以链接的PA 仪表极限是10 x 123 x 64 =787,20 台

2. DP/PA Coupler 单独使用

以单DP 分支进行介绍，如果单条PROFIBUS DP 分支上没有DP/PA Link （连接器），仅有DP/PA Coupler(耦合器)， 则单条DP 分支的接线图如下：

单条DP 分支在没有DP/P A 连接器的情况下，可链接的PA 仪表极限值为123 台。DP/PA 耦合器不占用DP 地址， 每台PA 仪表做为一个DP 从站，占用一个DP 地址。采用此链接方式，导致PROFIBUS DP 总线的通讯速率仅有45.45Bi t/s，无法满足一些控制要求，所以不建议采用。可以在没有DP/PA Link 的情况下，仅通过DP/PA 耦合器调试PA 仪表。

3. DP/PA Link 与DP/PA Coupler 一起使用
可接入PA 仪表的数量问题。关于DP/PA Link 和DP/PA Coupler的选型介绍可以参考其样本或参考FAQ系列“如何配置SIEMENS PROFIBUS PA 总线仪表方案？”

3.1 DP/PA 连接器与DP/PA 耦合器
以单DP 分支进行介绍，每个DP/PA Link 后，多可以链接5 个DP/PA Coupler, 如下图：

每个DP/PA Link 做为一个DP 从站，且多可以链接64 台PA 仪表（仅针对新型
IM157 / 6ES7 157-0AA82-0 XA0。对于老型号IM157 / 6ES7 157-0AA81-0XA0，多仅可链接31 台PA 仪表，对老型号IM157 ，在此不做任何说明），此数与DP/PA Link 的参数分配帧有关，参数分配如下：
启动和中断行为分配在第8 个字节中结构诊断帧分配在第15 个字节中 PA 现场仪表参数从第18 个字节一直到第213 个字节，每个仪表占用三个字节，分别如下表所示（未描述的字节保留）：

3.2 DP/PA 连接器通讯字节数限制
多仪表数量同时受到通讯字节数的限制。DP/PA Link 做为一个DP 从站，I/O 大通讯包为244 个字节。
举例如下：每个DP/PA Link 下多可以组态16 台MASS6000 PA 仪表（其中输入字节数为15/台），输入字节数为16*15＝240bytes ，同时也可以允许输出字节数达到244 个字节，如下图所示：

每台仪表的通讯字节数可以根据实际需要进行设置，详细介绍可以参照相关手册。当继续增加MASS6000 硬件组态时，则会报超过字节数的限制提示，如下图：

3.3 DP/PA 耦合器类型及仪表数量 目前耦合器类型分为三种：
防爆型（6ES7 157-0AD82-0XA0） ：大输出电流为110mA, 输出电压14V DC
非防爆型（6ES7 157-0AC81-0XA0 ）：大输出电流为4 00mA，输出电压19V DC
非防爆型（6ES7 157-0AC82-0XA0） ：大输出电流为1A ，输出电压31V DC
每个DP/PA 耦合器可以链接的仪表数量，需要根据电流的消耗来计算，公式如下：
                        m
I SEG = ∑ IBn + I FDE
                      n=1

          I SEG < I S
I SEG : 回路总电流 (mA)
I B n ：总线设备基本电流消耗
I FDE : 总线故障电流
I S : 耦合器供电电流
m : 总线设备数量
n＝1 : 起始数 = 1
I Bn 基本电流不能低于10mA, I FDE 总线故障电流不能超过9mA，低为3mA 。
注：FDE ：Fault Disconnect Electronics
举例如下：SITRANS PROBE LU PA 型超声波液位计消耗基本电流为12mA, 则在输出电流为400mA 耦合器后，可以多链接PROBE LU 的数量为：
(400mA-3mA)/12mA=33 台
[以上400mA,仅是一种类型的DP/PA 耦合器，如果选用其他类型的DP/ PA耦合器， 则需要根据实际情况进行计算]
但此时超过了PROFIBUS 协议规定的每段31 台仪表的数量，所以，多可以链接31 台PROBE LU 在一个非防爆型耦合器（6ES7 157-0AC81-0XA0 ）后面。

补充：如何计算每段PROFIBUS PA 电缆的长度？主要是保证后一台仪表工作电压大于9V 。
UBn ＝ US － ISEG ? ( R’ * Lges)
U Bn > 9.0 V

U Bn ：后设备的电压 [V]
U S ：耦合器的电压
I S ：耦合器的电流
R’：单位长度导线阻抗
L ges : 总长度
I seg : 回路总电流
举例如下： (31 V - 9 V) / (1,000 mA ? 44 ?/km): 约为 0.50 km [以上31V 及1000m A,仅是一种类型的DP/PA 耦合器，如果选用其他类型的DP/PA耦合器，则需要根据实际情况进行计算]
可以看出，负载越少（回路电流越少）， 电缆长度可以更长。根据所有PA 仪表数量及实际电流消耗，PROFIBUS 行规规定，在安全区域，大电缆长度为1.9km, 在危险区域，大电缆长度为1 .0km。

上图表示每段总线的大长度
在实际应用过程中，还要根据实际情况进行配置，比如考虑从站响应的时间、通讯周期和通讯速率要求等等，本FAQ 仅供参考。

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