西門子S7-300接口模塊接口連接模塊       西門子S7-300接口模塊接口連接模塊

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深入淺出西門子PLC連載一：西門子S7-300/400通信功能

SIMATIC S7-300/400系列可編程控制器是西門子全集成自動化系統中的控制核心，是其集成與開放特性的重要體現。該系列PLC繼承了西門子上一代PLC SIMATIC S5系列的穩定、可靠和故障率低的精髓，將*控制思想、現代通信技術和IT技術的發展集于一身。今天我們就來好好學習一下SIMATIC S7-300/400系列可編程控制器的精髓——通信功能，本篇文章為連載*篇，我們來看看SIMATIC S7-300/400系列可編程控制器有哪些網絡結構，以及通信網絡。

一、 工業自動化網絡結構

1. 現場設備層

現場設備層主要功能是連接現場設備，例如分布式I/O、傳感器、驅動器、執行機構和開關設備等，完成現場設備控制及設備間連鎖控制。

2. 車間監控層

車間監控層又稱為單元層，用來完成車間主生產設備之間的連接，包括生產設備狀態的在線監控、設備故障報警及維護等。還有生產統計、生產調度等功能。傳輸速度不是重要的，但是應能傳送大容量的信息。

3. 工廠管理層

車間操作員工作站通過集線器與車間辦公管理網絡連接，將車間生產數據送到車間管理層。車間管理網作為工廠主網的一個子網，連接到工廠骨干網，將車間數據集成到工廠管理層。

S7-300/400有很強的通信功能，CPU模塊集成有MPI和DP通信接口、PROFIBUS-DP、工業以太網的通信模塊以及點對點通信功能。通過PROFIBUS-DP或AS-i現場總線，CPU與分布式I/O模塊之間可以周期性地自動交換數據（過程映像數據交換），在自動化系統之間，PLC與計算機和HMI（人機接口）站之間，均可以交換數據。數據通信可以周期性地自動進行，或基于事件驅動（由用戶程序塊調用）。

一、 S7-300/400的通信網絡

1. 通過多點接口（MPI）協議的數據通信

MPI是多點接口(Multi Point Interface)的簡稱。MPI的物理層是RS485，通過MPI能同時連接運行STEP 7的編程器、計算機、人機界面（HMI）以及其他SIMATIC S7、M7和C7。

通過MPI接口實現全局數據（GD）服務，周期性地相互進行數據交換。

MPI通訊是當通信速率要求不高、通信數據量不大時，可以采用的一種簡單經濟的通訊方式。。MPI網絡的通信速率為19.2Kbps~12Mbps，多可以連接32個節點，大通訊距離為50m，但是可以通過中繼器來擴展長度。

1. PROFIBUS

PROFIBUS是程序總線網絡（PROcess FIeld BUS）的簡稱。用于車間監控和現場層的通信系統和開放性。PROFIBUS-DP與分布式I/O，多可以與127個網絡上的節點進行數據交換。網絡中多可以串接10個中繼器來延長通信距離。使用光纖作通信介質，通信距離可達90km。

2. 工業以太網

西門子的工業以太網符合IEEE802.3標準，通過網關來連接遠程網絡。傳輸速率為10Mbit/s或100Mbit/s，多1024個網絡節點，網絡的大范圍為150km。

采用交換機式局域網，每個網段都能達到網絡的整體性能和數據傳輸速率，電氣交換模塊與光纖交換模塊將網絡劃分為若干個網段，在多個網段中可以同時傳輸多個報文。本地數據通信在本網段進行，只有的數據包可以超出本地網段的范圍。

全雙工模式使一個站能同時發送和接收數據，不會發生沖突。其傳輸速度到20Mbit/s和200Mbit/s。可以構建環形冗余工業以太網。大的網絡重構時間為0.3秒。

自適應功能自動檢測出信號傳輸速率（10Mbit/s或100Mbit/s）。

自協商是高速以太網的配置協議，通過協議確定數據傳輸速率和工作方式。

使用SNMP-OPC服務器對支持SNMP協議的網絡設備進行遠程管理。

1. 點對點連接

點對點連接（Point-to-Point Connections）可以連接S7 PLC和其他串口設備。使用CP340、CP341、CP440、CP441通信處理模塊，或CPU31xC-2PtP集成的通信接口。

接口有20mA（TTA），RS232C和RS422A/RS485。通信協議有ASCII驅動器、3964(R)和RK512（只適用于部分CPU）。

使用通信軟件PRODAVE和編程用的PC/MPI適配器，通過PLC的MPI編程接口，可以實現計算機與S7-300/400的通信。

2. 通過AS-i網絡的過程通信

AS-i是執行器-傳感器接口（Actuator Sensor Interface）的簡

AS-i中每個網段只能有一個主站。AS-i中所有分支的電路的大總長度為100m，可以用中繼器使其延長。可以用屏蔽的或非屏蔽的兩芯電纜，支持總線供電。

DP/AS-i網關（Gateway）用來連接PROFIBUS-DP和AS-i網絡。

CP 342-2多可以連接32個數字量或31個模擬量AS-i從站，多可以訪問248個DI和186個DO，可以處理模擬量值。

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