西门子S7-200网络的通讯设置和元件选择

S7-200的端口是不隔离的，如果想使网络隔离，应考虑使用RS-485中继器或者EM277。

注意：

●具有不同电位的互联设备有可能导致不希望的电流流过连接电缆。

●这种不希望的电流可能导致通讯失败或者设备损坏。

●要确保用通讯电缆连接的所有设备有相同的参考电位，或者彼此隔离，来避免产生这种不希望的电流。

为网络确定通讯距离、通讯速率和电缆类型

网段的大长度取决于两个因素：隔离（用RS-485中继器）和波特率。但连接具有不同电位的设备是需要隔离。当接地点之间的距离很远时，有可能具有不同的地电位。即使距离较近，大型机械的负载电流也能导致地电位的不同。

表1 网络电缆的大长度

1 如果不是用隔离端和中继器，允许的大距离为50m。测量该距离时，从网段的第一个节点开始。到网段的后一个节点。

在网络中使用中继器

RS-485中继器为网段提供偏压电阻和终端电阻。目的是为了：

●增加网络的长度：在网络中使用一个中继器可以使网络的通讯距离扩展50m。如果使用两个中继器而且中间没有其他节点，网络的通讯距离按照所使用的波特率扩展一个网段的长度。在一个串联网络中，多可以使用9个中继器。但网络的长度不能超过9600m.

●为网络增加设备：在9600的波特率下。50米距离之内，一个网段多可以连接32个设备，使用一个中继器允许在网络上增加32个设备。

●在不同的网段之间电隔离：如果不同的网段具有不同的地电位，将他们隔离会提高网络的通讯质量。

一个中继器在网络中被算作网段的一个节点，但没有被指定站地址。

一个方案，3 个平台

自动化系统主要通过以下特性来识别：

• 系统特定的特性，如功能和工程
• 硬件相关特性，如性能、设计和可扩展性

但是，机械工程需求差异非常大，取决于具体的机器型号。

每个硬件平台在特定应用中使用时都有其优点。

不同的平台之间还可以非常轻松地进行组合，这是模块化机器和设备的突出优点。因为单个的硬件平台总是具有相同的系统特性，即不论使用什么平台，功能和工程总是一样。

PROFIBUS 或 PROFINET 可以用来创建驱动和 I/O 之间的远程连接。

PROFINET/PROFIBUS 还可以用于 HMI 设备（如 SIMATIC HMI 或 SIMATIC S7 之类的上位控制器）之间的通信。这就意味着，SIMATIC HMI 面板以及安装有 WinCC 的 PC 可以用作操作员系统。甚至第 3 方应用也可以通过 OPC 接口与 SIMOTION 进行通信。

SIMOTION D – 紧凑型，集成在驱动中

在 SIMOTION D 中，SIMOTION 的功能直接集成于 SINAMICS S120 驱动系统的闭环控制模块中。因此，整个系统（包括开环控制和驱动）都极其紧凑且响应快速。

SIMOTION D 提供两种型号：

• SIMOTION D410-2 单轴系统，也可选配多轴（模块型）
• SIMOTION D4x5-2 多轴系统，四种性能型号多提供 128 轴（书本型）

这种性能细分确保大程度的可扩展性和灵活性。应用领域从单轴机器到高性能的多轴机器。为了实现可视化和操作，SIMATIC HMI 设备可通过 PROFIBUS、以太网或 PROFINET 进行连接，具体取决于SIMOTION D 的型号。通过 PROFINET 或 PROFIBUS 来连接分布式 I/O。

SIMOTION C – 模块化和灵活性

SIMOTION C 是采用 SIMATIC S7-300 设计的运动控制器。

其提供两种型号，接口不同，但运动控制功能或性能都相同。除了已经集成的 I/O 外，两种控制器还可通过 SIMATIC S7-300 系列的 I/O 模块加以扩展。

SIMOTION C240 是采用模拟量设定值接口和步进驱动器的应用的理想解决方案。它具有四个内置驱动器和编码器接口，非常适合机器改装项目。

SIMOTION C240 PN 可用于基于 PROFINET 的机器自动化项目。这种控制器具有三个 PROFINET 端口，除支持 TCP/IP 和 RT 通信外，还支持具有 IRT 功能的 PROFINET。它能够操作采用 PROFIdrive 行规的 PROFINET 驱动器以及 PROFINET I/O（如高速 SIMATIC ET 200SP）。

两种型号都另外配备两个 PROFIBUS 接口，通过这两个接口可以连接支持 PROFIdrive 行规和标准 I/O 的驱动。除此以外，两个控制器还具有工业以太网接口，从而提供更多的通信选项。

SIMOTION P – 对其他任务开放

SIMOTION P 是基于 PC 的运动控制系统，具有两种型号：

• SIMOTION P320-4 E（嵌入式）
  处理器：高性能 Intel i3 处理器
  存储器：内部 CFast/外部可访问 CFast 
  操作系统：Windows Embedded Standard 7
• SIMOTION P320-4 S（标准型）
  处理器：高性能型 Intel i7 处理器
  存储器：内置固态硬盘 (SSD)/外部可访问 CFast
  操作系统：Windows 7 Ultimate

由于 PC 中不含旋转部件，SIMOTION P320-4 系统适用于恶劣环境中的应用。两个 PC 都配有针对 SIMOTION 的常见实时扩展系统。这就意味着，除了 SIMOTION 机器应用程序以外，还可能随时运行其他 PC 应用程序，例如 SIMOTION 工程系统、操作员应用程序、过程数据例程或标准的 PC 应用程序。

借助其的处理器性能，SIMOTION P350-4 特别适合对性能要求较高的应用（如具有高动态配置和压力控制回路的液压应用）。

SIMOTION P320-4 特别适合恶劣的操作环境。由于其尺寸小，因此对于许多可用空间有限并且需要设计非常坚固的应用均是佳选择。

SIMOTION P320-4 可通过各种不同的 SIMOTION 工业平板显示器来操作 (IFP)。提供了不同的屏幕大小，既可以使用键盘和鼠标，也可以使用触摸屏进行操作。

这两个型号都标配有一个现场总线接口，其形式为集成式 PROFINET 接口（3 个端口）。IsoPROFIBUS board 板可安装在扩展插槽内以实现 PROFIBUS 应用。IsoPROFIBUS 板具有两个附加 PROFIBUS 接口。

Overview

SIMOTION 可用于执行运动控制任务的所有机器而不管是从简单的运动控制还是高性能应用。重点是要获得一个可用于完成广泛的运动控制任务的简易而灵活的解决方案。

SIMOTION 的运行基础是将运动控制与在大多数机器上所常见的两个其他控制功能融合在一起：PLC 和工艺功能。

这种方法意味着可以在同一个系统内实现轴的运动控制和全面机器控制。对于技术功能来说也是如此，如对一个液压轴实施的压力控制。可以实现从位置控制定位模式到压力控制模式的平稳切换。

将运动控制、PLC 和技术功能三种开环控制功能组合在一起具有以下优点：

• 工程组态费用降低，机器性能提高
• 快速的系统响应 - 不再需要各个部件之间对时间要求严格的接口
• 简便、统一和透明的编程以及整个机器的诊断

SIMOTION 系统由三个部分组成：

工程组态系统

SCOUT 可将运动控制、PLC 和技术功能集中到一个全面的集成系统中，并提供了所有必要工具：编程与参数化、测试与调试、诊断。

运行软件

运行软件为循环任务和顺序任务提供了高性能的执行系统。运行软件模块提供了各种 PLC 功能、运动控制功能和工艺功能。通过选择合适的模块，系统的总体功能可与机器灵活适应。

硬件平台

硬件平台是 SIMOTION 运动控制系统的基础。使用工程组态系统和相关运行版软件模块创建的应用程序可在不同硬件平台上运行。

实现自动化解决方案的快途径

西门子提供了广泛的特定领域解决方案，可用来降低组态成本，加快项目完成，并更快速地成功实现自动化系统。

使用 SIMOTION easyProject 项目生成器，用户可显著加快机器应用中标准化项目框架的创建。

S7-200 CPU22X 系列PLC I/O 点数扩展和编址

  S7-200 CPU22X 系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块。如图所示，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。输入与输出模块的地址不会冲突，模拟量控制模块地址也不会影响数字量。

    编址方法是同样类型输入或输出点的模块在链中按所处的位置而递增，这种递增是按字节进行的，如果CPU或模块在为物理I/0点分配地址时未用完一个字节，那些未用的位也不能分配给I/O链中的后续模块。

    例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入／输出点数为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。

本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种，图2所示为其中的一种模块连接形式。表1所示为其对应的各模块的编址情况。

    表1  各模块的编址

● 同类型输入或输出的模块按顺序进行编制。 
● 数字量模块总是保留以8位（1个字节）递增的过程映象寄存器空间。如果模块没有给保留字节中每一位提供相应的物理点，那些未用位不能分配给I/O链中的后续模块。对于输入模块，这些保留字节中未使用的位会在每个输入刷新周期中被清零。
● 模拟量I/O点总是以两点递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给I/O链中的后续模块。

CPU 417-4 具有：

• 功能强大的处理器： 
  CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.018μs 。
• 30 MB RAM（其中程序和数据各使用 15 MB）；
  用于执行用户程序的快速 RAM。
• 灵活扩展： 
  多达 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。
• MPI 多点接口： 
  通过 MPI，可在高达 12 Mbit/s 的数据传输速率下，建立包含多 32 个站的简单网络。CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立多 44 个连接。
  注意：
  如果同时使用 PROFIBUS DP 接口和 MPI 接口，则只能将以下总线连接器与 MPI 接口相连：
  
  • 带插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不带插口：6ES7 972-0BA42-0XA0
• 模式选择开关： 
  拨动开关设计。
• 诊断缓冲区： 
  后的 120 个故障和中断事件保存在一个环形缓冲区中，用于进行诊断（可扩展）。
• 实时时钟： 
  在 CPU 的诊断消息后面附加日期和时间。
• 存储卡： 
  用于对集成的装载存储器进行扩展。存储在装载存储器中的信息包括 S7-400 参数数据以及程序，因此需要 2 倍的存储空间。 其结果是：
  
  • 内置的装载存储器不能满足大程序量的要求，因此需要存储卡。 
    可使用 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 卡用于保持性存储）。
• PROFIBUS DP 接口： 
  通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。对用户来说,分布式 I/O 单元可作为一个集中式单元来处理（相同的组态、编址和编程）。 
  混合组态： SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。
  注意：
  如果同时使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口，则只能将以下总线连接器连接至 MPI 接口：
  
  • 带插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不带插口：6ES7 972-0BA42-0XA0
• 两个附加插槽： 
  可用 IF 964-DP 接口子模块连接两个附加的 PROFIBUS DP 主站系统。

• 3 个故障安全 CPU（CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2、CPU 416F-3 PN/DP）
• 具有不同性能等级，满足不同的应用要求。

西门子MASTERDRIVES系列驱动器

• 用于简单、方便地连接传感器和执行器
• 当更换模块时可保留接线
• 更换模块时通过编码避免发生模块类型错误

SIMATIC S7 I/O 模块与传感器/执行器之间的接线是关系成本高低、配置、控制柜加工、购置和维修方便性的关键因素。

通过 SIMATIC TOP connect 系统电缆连接技术，可简便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠连接。

使用 TIA Selection Tool，只需点击鼠标，即可组态从 SIMATIC S7 模块到 I/O 的连接。程序会自动检查合理性，并生成所选连接组件的部件列表，随后就可以在西门子工业产品网上商城中进行订购。

两种布线形式可用于十分广泛的控制柜设计：

模块化连接

单独插入每个组件。

该系统包括：

• 前连接器模块
• 连接电缆
• 连接模块，分为以下三种：基本模块、信号模块、功能模块。

从而可以几乎排除连接错误，并将安装费用降到低。可系统性地连接 SIMATIC 系统。电缆按米销售，并且电缆经过预组装或者可方便地进行组装，从而显著降低连接电缆的组装开销。

完全模块化连接设计（以 16 通道为例）

柔性连接

包括：

• 前连接器采用螺钉式或压接式触点
• 单芯前连接器
• 单芯线符合 UL/CSA 标准。

蓝色单芯线上有编号，分别连接到控制柜内的各个元件上。单芯线上的编号与前连接器的针脚编号对应。

与常规单一布线方式相比，组装成本节约 50%，因为固定各个线芯时，已在接头上对它们进行过检查。

因此，无需对每个模块多达两倍的 46 个线芯进行复杂的预组装。