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工业信息安全覆盖所有层级

自动化系统

市场决定形势 - 当前，更加明显：

• 短交货时间
• 灵活的批量生产
• 具有竞争性的价格
• 可靠的产品质量

其解决方案为：缩短加工和生产设备调整时间、实现成本小化、积极创新并实现更高产能。借助 “源于西门子” 的自动化技术，即使复杂的需求，也可轻松满足！

SIMATIC 自动化技术

SIMATIC 是可解决各行业自动化任务的可靠基本自动化系统，包括标准硬件和软件组件，并将用于定制扩展的所有选件完全公开。

SIMATIC 系列产品包括以下组件，彼此之间可相互补充：

• 可编程控制器
• 分布式 I/O
• 编程器
• SIMATIC 软件
• 小型自动化解决方案套件
• 基于组件的自动化
• 机器视觉技术（参见“传感器、测试和测量技术”）

SIMATIC 控制器

SIMATIC 控制器有多种多样，包括从高性能 PLC 的书本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，无论什么要求，它都能满足要求。

这些控制器的共同特点是，在小的空间里压缩了大处理能力，能满足苛刻的机械和气候条件、高速及可扩展性等要求。

这种分级的性能特征是 SIMATIC 系列产品的力量所在。

目前，SIMATIC PLC 正在执行越来越多的功能，原本需要完全不同技术。 对您来说，一切都变得更加容易，更加一致，更加经济。

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西门子PLC S7-400系列可编程控制器

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6ES7972-0BB12-0XA0总线连接器

CP443-5 扩展通信处理器是 PROFIBUS 总线系统的 SIMATIC S7-400 所需的模块。

它减轻了 CPU 的通信任务，并可进行进一步的附加连接。

通过通信模块实现的 S7-400 通信选项：

• 按照 IEC 61158/EN 50170 充当 PROFIBUS-DP 主站
• 与编程部件、操作器接口系统的通信
• 与其他 SIMATIC S7 系统进行通信。
• 与 SIMATIC S5 可编程控制器的通信；
• 可运行的的 CP 数目取决于所使用的 CPU 的性能范围和通信。

Functions

• 模拟量输入/输出
• 用于解决更复杂的模拟量过程信号控制任务
• 用于连接模拟传感器和执行机构，而无需增加测量放大器
  

HART 模块

• 用于在 SIMATIC S7 和 PCS 7 系统中使用 HART（高速寻址远程变送器）设备
• 可以连接所有变送器或HART传感器/执行器，这些设备必须可以使用HART协议进行通信
• 此外,还可以连接采用4-20mA技术的转换变送器(无HART协议)
• 只能插入到带 IM153-2 的 ET 200M 中

有关 HART 模块的详细信息，请参见 "ET 200M 分布式 I/O 站"。

模拟量输入/输出模块用于处理自动化系统中的模拟量输入/输出任务。模拟传感器和执行器可以通过这些模块连接到自动化系统。
使用模拟量输入/输出模块给用户提供以下优点：

• 佳适应性：
  通过合适的模块组合方式，可以根据特定任务调整输入/输出的点数。节约了不必要的成本。
• 功能强大的模拟量处理技术：
  多种输入/输出范围以及高精度允许连接多种不同的模拟量传感器和执行器。

模拟量输入模块具有下列机械特性：

紧凑型设计

坚固的塑料机壳里包括：

• 指示组故障的红色指示灯
• 前连接器插接选件，装在前门后面而得到防护。
• 前门上的标签区。
• 连接器针脚分配，用于在前门内部进行配线。

安装方便

模块安装在 DIN 导轨上并通过总线连接器连接到相邻模块。没有插槽规则；输入地址由插槽决定。

当在 ET 200M 分布式 I/O 系统中与有源总线模块一起使用时，可以对数字量输入/输出模块进行热插拔，而不会有任何反应。其它模块继续工作。

方便用户接线

装置单元通过前置连接器连接。当连接模块时，编码设备锁定在连接器中，这样该连接器只能适合于同样类型的模块。更换模块时，对于新的同类型模块，可原封不动保持前连接器的接线状态。这样可以避免在更换模块的过程中将已接线的前连接器插入到错误模块中。

• 用于串行通信连接的模块，根据接口类型、协议和性能进行定标
• 具有不同物理传输特性的 4 个型号：
  • RS 232C, 大 19.2 kbit/s
  • RS 232C，高 115.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 19.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 115.2 Kbit/s
• 支持的协议
  • Freeport：适用于通用通信的用户可设置报文格式
  • 3964(R) 可提高传输可靠性
  • Modbus RTU 主站
  • Modbus RTU 从站
  • USS，通过指令实现

可通过通信模块与外部通信伙伴连接以交换数据。由于有大量参数设置选项，可以针对通信伙伴灵活调整控制。
Modbus RTU 主站可为多 30 个 Modbus 从站创建一个 Modbus RTU 网络。

可为您提供下列通讯模板：

• CM PtP RS232 BA；
  带有 RS232 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R) 和 USS；9 针 Sub D 连接器，高 19.2 Kbit/s，1 KB 帧长度，2 KB 接收缓冲区
• CM PtP RS232 HF；
  带有 RS232 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R) 和 Modbus RTU；9 针 Sub D 连接器，高 115.2 Kbit/s，4 KB 帧长度，8 KB 接收缓冲区
• CM PtP RS422/485 BA；
  带有 RS422 和 RS485 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R) 和 USS；15 针 Sub D 插座，高 19.2 Kbit/s，1 KB 帧长度，2 KB 接收缓冲区
• CM PtP RS422/485 HF；
  带有 RS422 和 RS485 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R)、USS 和 Modbus RTU；15 针 Sub D 插座，高 115.2 Kbit/s，4 KB 帧长度，8 KB 接收缓冲区

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

 

波特率	非隔离CPU口1	有中继器的CPU口或者EM277
9.6K到187.5K	50m	1000m
500k	不支持	400m
1M到1.5M	不支持	200m
3M到12M	不支持	100m

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。

  

 

 

 

 

 

                      图1带有中继器的网络

选择网络电缆

S7-200 网络使用RS-485标准，是用双绞线电缆。在一个网段上可以连接32个设备。

表2 网络电缆的通用指标

技术指标	描述
电缆类型	屏蔽双绞线
回路阻抗	≤115Ω/Km
有效电容	30pF/m
标称阻抗	大约135Ω-160Ω（频率=3MHz-20MHz）
衰减	0.9Db/100m(频率=200KHz)
导线截面积	0.3mm2-0.5mm2
电缆直径	8mm±0.5mm

• 9 种标准 CPU（CPU 412-1、CPU 412-2、CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP、CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP、CPU 417-4）
• 3 个 CPU，适用于恶劣的环境条件
• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域。

不同性能范围的标准 CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

• CPU 412-1 和 CPU 412-2:
  用于中等性能范围的小型设备。
• CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
  用于具有对编程、处理速度和通讯有额外要求的中型设备。
• CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
  满足高端性能要求。
• CPU 417-4 DP:
  满足高端的性能要求。

CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特点:

• 功能强大的处理器：
  CPU 对每个二进制指令的执行时间可短到 0.75 μs。
• CPU 412-1:288 KB RAM (其中，程序和数据各使用 144 KB); 
  CPU 412-2:512 KB RAM (其中，程序和数据各使用 256 KB); 
  快速 RAM 用于执行部分用户程序
• 灵活扩展：
  高 65536 个数字量以及 4096 个模拟量输入/输出。
• MPI多点接口：
  通过 MPI，可将多 32 个站连成简单网络，数据传输速率高达 12 Mbit/s。CPU 可与通讯总线（C 总线）和 MPI 的站之间建立多 16 个连接。
• 模式选择开关：
  波动开关设计。
• 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器中，用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。
• 实时时钟：
  日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。
• 存储卡：
  用于扩展内置的装载存储器。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：
  • 内置装载存储器的容量显著提高，因此，基本上不需要存储器卡。

CPU 412-2 还具有：

• PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/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).
• 组合式配置：
  SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作为PROFIBUS主站符合EN 50 170规范。