在西门子工业通信网络中，除了控制器、IO设备（站）、交换机这些组件以外，还有一种可能会用到的设备——耦合器。
本文将介绍耦合器主要功能、工作原理以及应用于工厂智能化改造的一个场景。

以下将分别介绍西门子三种耦合器：

SIMATIC PN/PN 耦合器

SIMATIC PN/MF 耦合器

SIMATIC DP/DP 耦合器

01

SIMATIC PN/PN耦合器

► 基本原理

耦合器的主要作用：连接两个不同的网络，两个子网彼此电气隔离。
典型网络架构图如下：

PN/PN耦合器具有两个独立的PROFINET IO设备接口，每个接口均连接至子网，在两个子网中分别作为IO设备存在。
在耦合器内部，将一侧网络的输出数据映射到另一侧网络的输入，实现高速的数据交换。原理图如下：

PN/PN耦合器提供两种传输方法，这两种方法也可以结合使用：

循环数据耦合（一般所说的IO数据）

PN/PN耦合器在组态的PN时钟内（自125 µs起）循环更新要复制的数据；两个网络侧的PN时钟可设为不同值

非循环数据耦合

PN/PN耦合器还可实现数据记录的非循环传输，并可供接收侧的控制器检索

► 主要特点

独立的总线适配器BusAdapter：自由选择总线适配器的类型

支持PROFINET系统冗余，可以用于冗余系统，支持介质冗余MRP及MRPD

每侧网络Zui大支持4个控制器(老版本max.2)，支持站间通讯

支持故障安全PROFIsafe数据进行数据交换

更换时，无需编程设备：总线适配器中备份有IP地址或者通过网络拓扑

实时的数据交换，时钟同步Zui快125 µs

易于配置，无需编程，实现网络间通信，更高安全性

► 应用举例

通过对工厂/车间数字化改造，可实现对现有自动化设备、机台的数据采集。

如下图，新增的线体控制单元PLC通过耦合器实现与现有的产线、设备的PLC进行数据交换。

► 优势与特点

无需改变原有网络架构、IP地址等参数

配置简单，无需编程

数据采集系统与原有系统隔离，网络更安全

► 产品订货号&手册

PN/PN耦合器：6ES7158-3AD10-0XA0

官网链接：

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/44319532/zh

小程序下载链接：

PNPN 耦合器_手册_ch

02

SIMATIC PN/MF耦合器

PN/MF耦合器是一款支持多总线的耦合器，是带有两个电气隔离以太网接口的设备：

X1：用于EtherNet/IP或PROFINET IO

X2：用于PROFINET IO

► 基本原理

其典型网络架构图如下：

主要工作原理与PN/PN耦合器相似：

一侧网络上的PROFINET控制器或EtherNet/IP扫描器配置输出值，在另一侧子网的CPU通过配置的耦合伙伴来接收这些值。

► 应用领域

PN/MF耦合器支持通过PROFINET或EtherNet/IP协议在两个控制器之间快速进行数据交换。

将EtherNet/IP网络连接到PROFINET子网

将两个PROFINET子网互相连接

► 优势与特点

无论是基于PROFINET还是EtherNet/IP，都可轻松配置使用I/O数据

子网之间的数据耦合几乎无延迟，实现确定性数据交换

完全网络分离：故障状态对相邻子网无影响

诊断自身和相邻子网的故障状态

冗余电源

► 产品订货号&手册

PN/MF耦合器：6ES7158-3MU10-0XA0

官网链接：

https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/view/109781406/zh

小程序下载链接：

PNMF 耦合器_手册_ch

03

SIMATIC DP/DP耦合器

DP/DP耦合器可用来连接两个PROFIBUS DP网络，实现两个网络中DP主站的数据传输。Zui大传输数据包括244字节输入和244字节输出。

► 基本原理

其典型网络架构图如下：

主要的工作原理与PN/PN耦合器相似，耦合器内部将一个网络的输出复制到另一个网络的输入。