西門(mén)子模塊6SL3120-1TE32-0AA3
S7-1500 配有各種通信接口:
PROFINET IO IRT 接口(2 端口交換機(jī)),集成在 CPU 中;
用于獲得確定的響應(yīng)時(shí)間和高設(shè)備精度。
通信處理機(jī),用于連接到 PROFIBUS,工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFINET 總線系統(tǒng)。
用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通訊模塊。
CPU 1515 PN 具有一個(gè)附加的集成 PROFINET 接口,其具有單獨(dú)的 IP 地址,例如,用于網(wǎng)絡(luò)分離或連接其他 PROFINET IO 設(shè)備。對(duì)于 CPU 1516-3 PN/DP,可通過(guò)該集成 PROFIBUS 接口來(lái)連接 PROFIBUS 節(jié)點(diǎn)。通過(guò)一個(gè) PROFIBUS CM,可方便地對(duì)不帶集成 PROFIBUS 接口的 CPU 進(jìn)行擴(kuò)展。
通過(guò) PROFINET IO 進(jìn)行過(guò)程通信
SIMATIC S7-1500 通過(guò)集成的 PROFINET 接口連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)具有確定響應(yīng)時(shí)間和高精度設(shè)備性能的分布式自動(dòng)化配置。
從用戶的角度來(lái)看,PROFINET IO 上的分布式 I/O 處理與集中式 I/O 處理沒(méi)有區(qū)別(相同的組態(tài),編址及編程)。
可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進(jìn)行連接:
SIMATIC S7-1500
SIMATIC S7-1200
SIMATIC S7-300(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
SIMATIC S7-400(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
SIMATIC ET 200(通過(guò)帶有 PROFINET 接口的 CPU)
以下可作為智能設(shè)備或設(shè)備連接:
SIMATIC S7-1500
SIMATIC S7-1200(FW 4.0 或更高版本)
ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
ET 200SP CPU 1510SP-1 PN, CPU 1512SP-1 PN
SIMATIC S7-300(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
SIMATIC S7-400(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
作為直接按鍵模塊運(yùn)行的人機(jī)界面設(shè)備
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
通過(guò) PROFIBUS DP 進(jìn)行過(guò)程通信
SIMATIC S7-1500 通過(guò)通信處理器或通過(guò)配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過(guò)帶有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通訊模塊,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng),并且使得操作大大簡(jiǎn)化。
從用戶的角度來(lái)看,PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒(méi)有區(qū)別(相同的組態(tài),編址及編程)。
以下設(shè)備可作為主站連接:
SIMATIC S7-1500
(通過(guò)帶 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模塊的 CPU)
SIMATIC S7-300
(使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
SIMATIC S7-400
(使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H,帶 IM 308
SIMATIC 505
以下設(shè)備可作為普通從站或智能從站來(lái)連接:
分布式 I/O 設(shè)備,例如 ET 200
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
SIMATIC S7-200、S7-1200、S7-300
C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP
SIMATIC S7-400(僅通過(guò) CP 443-5)
SIMATIC S7-1500(只能通過(guò) CP/CM 1542-5)
不過(guò),安裝有 STEP 7 的編程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板僅使用部分通過(guò) PROFIBUS DP 運(yùn)行的 PG 和 OP 功能。
通過(guò)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信
S7-1500 可通過(guò)集成 PROFINET 接口或通過(guò)通信模塊連接到工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。可連接以下設(shè)備:
支持的協(xié)議:
TCP/IP
ISO-on-TCP (RFC1006)
UDP
SNMP
DCP
LLDP
HTTP
HTTPS
MODBUS TCP
OPC UA
工業(yè)以太網(wǎng)通信處理器 CP 1543-1 提供了以下附加功能:
1 Gbit 接口
支持 IPv6
安全性:通過(guò)硬件識(shí)別、IP/MAC 訪問(wèn)列表、防火墻、VPN 隧道進(jìn)行訪問(wèn)保護(hù)
通過(guò) ISO 協(xié)議與 S5 系統(tǒng)通信
FTP(客戶端/服務(wù)器),電子郵件,SNMPv1 / v3
通過(guò) PROFIBUS 的數(shù)據(jù)通信
SIMATIC S7-1500 通過(guò)通信處理器或通過(guò)配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)??蛇B接以下設(shè)備:
通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信模塊,可實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。例如,可以連接以下設(shè)備:
支持的協(xié)議:
接口性質(zhì):
功能
提供有大量功能,支持用戶的 SIMATIC S7-1500 編程、調(diào)試和維護(hù)等工作。
性能
集成技術(shù)
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) PLCopen 運(yùn)動(dòng)控制塊,簡(jiǎn)便、快速地對(duì)運(yùn)動(dòng)序列進(jìn)行編程
運(yùn)動(dòng)控制功能支持速度控制軸、定位軸、相對(duì)同步操作(在沒(méi)有位置同步規(guī)范的條件下實(shí)現(xiàn)同步)以及外部編碼器、凸輪和探頭。
CPU 技術(shù)中還集成了諸如同步操作(利用位置同步規(guī)范進(jìn)行同步)凸輪和和用于控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等擴(kuò)展的運(yùn)動(dòng)控制功能。
方便的診斷和調(diào)試工具提供了驅(qū)動(dòng)器調(diào)試支持
向組態(tài)系統(tǒng)和人機(jī)界面自動(dòng)發(fā)送報(bào)警消息:簡(jiǎn)化的故障排除步驟節(jié)省了調(diào)試時(shí)的時(shí)間與工作量。
等時(shí)同步模式
將分布式信號(hào)采集、信號(hào)傳輸和程序執(zhí)行與具有恒定總線循環(huán)時(shí)間的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)進(jìn)行同步耦合:
采集輸入信號(hào)并進(jìn)行處理,按固定時(shí)間間隔(恒定總線循環(huán)時(shí)間)將輸出信號(hào)輸出。同時(shí)創(chuàng)建了前后一致的部分過(guò)程圖像。
由于分布式 I/O 以恒定總線循環(huán)時(shí)間進(jìn)行同步信號(hào)處理,可實(shí)現(xiàn)精確可重現(xiàn)的確定過(guò)程響應(yīng)時(shí)間
在分布式自動(dòng)化解決方案中,SIMATIC S7-1500 還可促進(jìn)高速處理操作,并可實(shí)現(xiàn)*精度和重現(xiàn)性。這意味著可在提供且恒定的質(zhì)量的同時(shí)提高產(chǎn)量。
提供了用于完成運(yùn)動(dòng)控制、測(cè)量值采集、高速控制等復(fù)雜任務(wù)的全面組件。
集成安全功能
通過(guò)密碼進(jìn)行知識(shí)保護(hù),防止未經(jīng)授權(quán)而讀取和修改程序塊(與 STEP 7 相結(jié)合)
通過(guò)復(fù)制保護(hù)
來(lái)提高保護(hù)程度,防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊:通過(guò)復(fù)制保護(hù),可將 SIMATIC 存儲(chǔ)卡上的程序塊與其序列號(hào)綁定,以便只有在將配置的存儲(chǔ)卡插到 CPU 中時(shí),該程序塊才可運(yùn)行。
4 級(jí)授權(quán)方式:
可向用戶組分配不同訪問(wèn)權(quán)限。通過(guò)新的保護(hù)級(jí)別 4,還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。由于操作保護(hù)得到改進(jìn),控制器可以檢測(cè)到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未經(jīng)允許的傳輸。
設(shè)計(jì)與操作
集成系統(tǒng)診斷
顯示屏上、TIA Portal 中、操作員面板上以及 Web 服務(wù)器上以純文本形式一致顯示系統(tǒng)診斷信息(甚至能顯示來(lái)自變頻器的消息),即使 CPU 處于停止模式也會(huì)進(jìn)行是可能的。此功能是作為一個(gè)系統(tǒng)功能集成在 CPU 固件中,無(wú)需由用戶單獨(dú)組態(tài)。若配置了新硬件組件,則自動(dòng)更新診斷信息。
通過(guò)質(zhì)量信息,直接在用戶程序中進(jìn)行簡(jiǎn)單快速的診斷:
通過(guò)激活模塊的質(zhì)量信息 (QI),可直接在用戶程序中查詢和評(píng)估所提供過(guò)程值的有效性。此時(shí),訪問(wèn)是通過(guò)過(guò)程映像并使用簡(jiǎn)單二進(jìn)制或加載命令進(jìn)行的。先決條件是可在 TIA Portal 中對(duì)模塊進(jìn)行診斷,并對(duì)質(zhì)量信息進(jìn)行組態(tài)。
支持 SIMATIC ProDiag S7-1500 – 用于輕松創(chuàng)建機(jī)器診斷與工廠診斷。它提升了可用性,并支持就地的故障分析和故障排除功能。
通過(guò) SIMATIC STEP 7 Professional V12 組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)
兼容性
SIMATIC 存儲(chǔ)卡(用來(lái)運(yùn)行 CPU)
Safety Integrated(S7-1500F / TF控制器的選項(xiàng))
西門(mén)子模塊6SL3120-1TE32-0AA3
網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介及連線設(shè)備
網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的傳輸需要有“傳輸媒體",這好比是車(chē)輛必須在公路上行駛一樣,道路質(zhì)量的好壞會(huì)影響到行車(chē)的安全舒適。同樣,網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介的質(zhì)量好壞也會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量,包括速率、數(shù)據(jù)丟失等。
常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介可分為兩類:一類是有線的;一類是無(wú)線的。有線傳輸媒介主要有同軸電纜、雙膠線及光纜;無(wú)線媒介有微波、無(wú)線電、激光和紅外線等。
一、同軸電纜(Coaxial cable)及有關(guān)設(shè)備
同軸電纜可分為兩類:粗纜和細(xì)纜,這種電纜在實(shí)際應(yīng)用中很廣,比如有線電視網(wǎng),就是使用同軸電纜。不論是粗纜還是細(xì)纜,其中央都是一根銅線,外面包有絕緣層。如圖1所示。
圖1
由于同軸電纜絕緣效果佳,頻帶也寬,數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,價(jià)格適中,性價(jià)比高,是局域網(wǎng)中普遍采用的一種媒介。經(jīng)常提到的10BASE-2以太網(wǎng)就是使用細(xì)同軸電纜組網(wǎng)的。
使用同軸電纜組網(wǎng),需要在兩端連接50歐的反射電阻,這就是通常所說(shuō)的終端匹配器。
同軸電纜組網(wǎng)的其它連接設(shè)備,細(xì)纜與粗纜的不盡相同。即使名稱一樣,其規(guī)格大小也有差別。
1、細(xì)纜連接設(shè)備及技術(shù)參數(shù)
采用細(xì)纜組網(wǎng),除需要電纜外,還需要BNC頭、T型頭及終端匹配器等。如圖2。同軸電纜組網(wǎng)的網(wǎng)卡必須帶有細(xì)纜連接接口(通常在網(wǎng)卡上標(biāo)有"BNC"字樣)。
下面是細(xì)纜組網(wǎng)的技術(shù)參數(shù):
2、粗纜連接設(shè)備
包括轉(zhuǎn)換器、DIX連接器及電纜、N-系列插頭、N-系列匹配器,如圖3。使用粗纜組網(wǎng),網(wǎng)卡必須有DIX接口(一般標(biāo)有DIX字樣)。
下面是采用粗纜組網(wǎng)的技術(shù)參數(shù):
最大的干線長(zhǎng)度:500米
最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長(zhǎng)度:2500米
每條干線段支持的最大結(jié)點(diǎn)數(shù):100
收發(fā)器之間的最小距離:2.5米
收發(fā)器電纜的最大長(zhǎng)度:50米
二、雙絞線(Twisted-pair)
雙絞線是由兩條導(dǎo)線按一定扭距相互絞合在一起的類似于電話線的傳輸媒體,每根線加絕緣層并有顏色來(lái)標(biāo)記,如圖4所示。成對(duì)線的扭絞旨在使電磁輻射和外部電磁干擾減到最小。雙絞線按其電氣特性分級(jí)或分類。
圖4
EIA/TIA(電氣工業(yè)協(xié)會(huì)/電信工業(yè)協(xié)會(huì))第一類雙絞線通常在LAN技術(shù)中不使用,主要用于模擬話音。
EIA/TIA第二類可用于綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)(數(shù)據(jù)),如數(shù)字話音、IBM3270等。這兩類雙絞線在LAN中很少使用。
EIA/TIA第三類雙絞線是一種24WG的四對(duì)非屏蔽雙絞線,符合EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中確定的100歐姆水平步線電纜的要求,可用來(lái)進(jìn)行10Mbps和IEEE802.3 10Base-T的話音和數(shù)據(jù)傳輸。
EIA/TIA第四類雙絞線在性能上比第三類有一定改進(jìn),適用于包括16Mbps令牌環(huán)局域網(wǎng)在內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率。其傳輸特性滿足EIA/TIA Technical Services Bulletin 定義的第四類電纜的規(guī)范,也滿足NEMA和UL Twisted-pair Qualification Program定義的規(guī)范。這類雙絞線可以是UTP,也可以是STP。
EIA/TIA第五類雙絞線是24AWG的4對(duì)電纜,比100歐姆低損耗電纜具有更好的傳輸特性,并適用于16Mbps以上的速率,最高可達(dá)100Mbps。150歐姆STP是另外一種高性能屏蔽式22AWG或24AWG的電纜,它支持的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)100Mbps或更高,并支持600MHz頻帶上的全息圖象。
使用雙絞線組網(wǎng),網(wǎng)卡必須帶有RJ45接口,另外還需要一個(gè)非常重要的設(shè)備----集線器HUB。圖5是RJ45接頭示意圖。
圖5
根據(jù)AT&T接線標(biāo)準(zhǔn),雙絞線與RJ45接頭的連接方法在10BASE-T和100BASE-T是相同的。它需要4根導(dǎo)線通信,兩條用于發(fā)送數(shù)據(jù),兩條用于接收數(shù)據(jù),如圖6。
圖6
注意,在接線時(shí),一定要按線的顏色對(duì)應(yīng)接線,否則會(huì)使通信不穩(wěn)定。
雙絞線(10BASE-T)以太網(wǎng)技術(shù)規(guī)范可歸結(jié)為5-4-3-2-1規(guī)則:
允許5個(gè)網(wǎng)段,每網(wǎng)段最大長(zhǎng)度100米
在同一信道上允許連接4個(gè)中繼器或集線器
在其中的三個(gè)網(wǎng)段上可以增加節(jié)點(diǎn)
在另外兩個(gè)網(wǎng)段上,除做中繼器鏈路外,不能接任何節(jié)點(diǎn)
上述將組建一個(gè)大型的沖突域,最大站點(diǎn)數(shù)1024,網(wǎng)絡(luò)直徑達(dá)2500米
上述規(guī)則只是一個(gè)粗略的設(shè)計(jì)指南,實(shí)際的數(shù)據(jù)因廠家不同而異,現(xiàn)在的集線器一般可以級(jí)鏈7層。雙絞線組網(wǎng)的基本要求是網(wǎng)絡(luò)部件間延時(shí)滿足如下公式:
(中繼器延時(shí) + 電纜延時(shí) + 網(wǎng)卡延時(shí)×2)×2 < 51.2ms
利用雙絞線組網(wǎng),可以獲得良好的穩(wěn)定性,在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越多。尤其是近年來(lái),快速以太網(wǎng)的發(fā)展,利用雙絞線組建不須再增加其它設(shè)備,因此被業(yè)界人士看好。
三、光纖(Fiber Optical Cable)
組建快速網(wǎng)絡(luò),光纖是選擇。光纜是由許多細(xì)如發(fā)絲的塑膠或玻璃纖維外加絕緣護(hù)套組成,光束在玻璃纖維內(nèi)傳輸,防磁防電,傳輸穩(wěn)定,質(zhì)量高,適于高速網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)。如圖7所示。
圖7
利用光纜連接網(wǎng)絡(luò),每端必須連接光/電轉(zhuǎn)換器,另外還需要一些其它輔助設(shè)備。基于光纜的網(wǎng)絡(luò),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定了許多規(guī)范,具體如下:
10BASE-FL
10BASE-FB
10BASE-FP
其中10BASE-FL是使用*泛的數(shù)據(jù)格式,下面是其組網(wǎng)規(guī)則:
表1是三種傳輸媒介的比較。
表1 同軸電纜、雙絞線、光纜的性能比較
傳輸媒介 | 價(jià)格 | 電磁干擾 | 頻帶寬度 | 單段最大長(zhǎng)度 |
UTP | 實(shí)惠 | 高 | 低 | 100 米 |
STP | 一般 | 低 | 中 等 | 100 米 |
同軸電纜 | 一般 | 低 | 高 | 185米/500米 |
光纜 | 最高 | 沒(méi)有 | * | 幾十公里 |
四、無(wú)線媒體
上述三種傳輸媒體的有一個(gè)共同的缺點(diǎn),那便是都需要一根線纜連接電腦,這在很多場(chǎng)合下是不方便的。無(wú)線媒體不使用電子或光學(xué)導(dǎo)體。大多數(shù)情況下地球的大氣便是數(shù)據(jù)的物理性通路。從理論上講,無(wú)線媒體最好應(yīng)用于難以布線的場(chǎng)合或遠(yuǎn)程通信。無(wú)線媒體有三種主要類型:無(wú)線電、微波及紅外線。下面我們主要介紹無(wú)線電傳輸介質(zhì)。
無(wú)線電的頻率范圍在10KHz-16KHz之間。在電磁頻譜里,屬于“對(duì)頻"。使用無(wú)線電的時(shí)候,需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題是電磁波頻率的范圍(頻譜)是相當(dāng)有限的。其中大部分都已被電視、廣播以及重要的政府和軍隊(duì)系統(tǒng)占用。因此,只有很少一部分留給網(wǎng)絡(luò)電腦使用,而且這些頻率也大部分都由國(guó)內(nèi)“無(wú)線電管理委員會(huì)(無(wú)委會(huì))"統(tǒng)一管制。要使用一個(gè)受管制的頻率必須向無(wú)委會(huì)申請(qǐng)?jiān)S可證,這在一定程度上會(huì)相當(dāng)不便。如果設(shè)備使用的是未經(jīng)管制的頻率,則功率必須在1W以下,這種管制目的是限制設(shè)備的作用范圍,從而限制對(duì)其它信號(hào)的干擾。用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō),這相當(dāng)于限制了未管制無(wú)線電的通信帶寬。下面這些頻率是未受管制的:
902 ~ 925MHz
2.4GHz(全球通用)
5.72 ~ 5.85 GHz
無(wú)線電波可以穿透墻壁,也可以到達(dá)普通網(wǎng)絡(luò)線纜無(wú)法到達(dá)的地方。針對(duì)無(wú)線電鏈路連接的網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)在已有相當(dāng)堅(jiān)實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ),在業(yè)界也得到迅速發(fā)展