深入浅出西门子PLC连载一：西门子S7-300/400通信功能

荣久科技 04-23 1619

前言：

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SIMATIC S7-300/400系列可编程控制器是西门子全集成自动化系统中的控制核心，是其集成与开放特性的重要体现。该系列PLC继承了西门子上一代PLC SIMATIC S5系列的稳定、可靠和故障率低的精髓，将先进控制思想、现代通信技术和IT技术的最新发展集于一身。今天我们就来好好学习一下SIMATIC S7-300/400系列可编程控制器的精髓——通信功能，本篇文章为连载第一篇，我们来看看SIMATIC S7-300/400系列可编程控制器有哪些网络结构，以及通信网络。

一、工业自动化网络结构

1. 现场设备层

现场设备层主要功能是连接现场设备，例如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。

2. 车间监控层

车间监控层又称为单元层，用来完成车间主生产设备之间的连接，包括生产设备状态的在线监控、设备故障报警及维护等。还有生产统计、生产调度等功能。传输速度不是最重要的，但是应能传送大容量的信息。

3. 工厂管理层

车间操作员工作站通过集线器与车间办公管理网络连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网，连接到工厂骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。

S7-300/400有很强的通信功能，CPU模块集成有MPI和DP通信接口、PROFIBUS-DP、工业以太网的通信模块以及点对点通信功能。通过PROFIBUS-DP或AS-i现场总线，CPU与分布式I/O模块之间可以周期性地自动交换数据（过程映像数据交换），在自动化系统之间，PLC与计算机和HMI（人机接口）站之间，均可以交换数据。数据通信可以周期性地自动进行，或基于事件驱动（由用户程序块调用）。

一、 S7-300/400的通信网络

1. 通过多点接口（MPI）协议的数据通信

MPI是多点接口(Multi Point Interface)的简称。MPI的物理层是RS485，通过MPI能同时连接运行STEP 7的编程器、计算机、人机界面（HMI）以及其他SIMATIC S7、M7和C7。

通过MPI接口实现全局数据（GD）服务，周期性地相互进行数据交换。

MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。。MPI网络的通信速率为19.2Kbps~12Mbps，最多可以连接32个节点，最大通讯距离为50m，但是可以通过中继器来扩展长度。

1. PROFIBUS

PROFIBUS是程序总线网络（PROcess FIeld BUS）的简称。用于车间监控和现场层的通信系统和开放性。PROFIBUS-DP与分布式I/O，最多可以与127个网络上的节点进行数据交换。网络中最多可以串接10个中继器来延长通信距离。使用光纤作通信介质，通信距离可达90km。

2. 工业以太网

西门子的工业以太网符合IEEE802.3国际标准，通过网关来连接远程网络。传输速率为10Mbit/s或100Mbit/s，最多1024个网络节点，网络的最大范围为150km。

采用交换机式局域网，每个网段都能达到网络的整体性能和数据传输速率，电气交换模块与光纤交换模块将网络划分为若干个网段，在多个网段中可以同时传输多个报文。本地数据通信在本网段进行，只有指定的数据包可以超出本地网段的范围。

全双工模式使一个站能同时发送和接收数据，不会发生冲突。其传输速度到20Mbit/s和200Mbit/s。可以构建环形冗余工业以太网。最大的网络重构时间为0.3秒。

自适应功能自动检测出信号传输速率（10Mbit/s或100Mbit/s）。