陽(yáng)江西門子代理商

數(shù)據(jù)通訊概述 
---- S7-300 具有多樣的通訊方式。

• 用全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的CPU之間數(shù)據(jù)包周期的交換 

• 用通訊功能塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)其他站點(diǎn)進(jìn)行由事件驅(qū)動(dòng)的通訊。 
  - 對(duì)于聯(lián)網(wǎng)，可以使用MPI， PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)。 
  - 全局?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)的CPU可以相互之間周期性地交換數(shù)據(jù)。(大到4gd包，每包有22字節(jié)/周期)。例如：一個(gè)CPU可以訪問(wèn)另一個(gè)CPU的數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)位和過(guò)程映象。全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊只可以通過(guò)MPI進(jìn)行。在step7中的GD表中進(jìn)行組態(tài)。 
  -通訊功能，對(duì)S7/M7/C7的通訊服務(wù)可以使用系統(tǒng)內(nèi)部塊建立起來(lái)。 

• 通過(guò)MPI的標(biāo)準(zhǔn)通訊 

• 擴(kuò)展通訊通過(guò)MPI、K總線、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)(S7-300只能作為服務(wù)器) 
  
  對(duì)于s5系列及第三方的通訊服務(wù)，可以使用非駐留塊建立。 

• 通過(guò)PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)S5兼容的通訊 

• 通過(guò)PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)通訊 (第三方設(shè)備)

---- 與全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，必須為通訊功能建立通訊連接。 

通過(guò)CP的數(shù)據(jù)通訊(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)) 
---- 用CP 340/CP 341通訊處理模塊可以建立起經(jīng)濟(jì)而方便的點(diǎn)到點(diǎn)鏈。在3種通訊接口的基礎(chǔ)上，有多種通訊協(xié)議可以使用。

• 20 mA(TTY) 

• RS 232C/V.24 

• RS 422/RS 485 
  
  可連接下列設(shè)備： 

• S7 PLC和S5 PLC及第三方系統(tǒng) 

• 打印機(jī) 

• 機(jī)器人控制 

• 掃描儀、條碼閱讀器等

通過(guò)多點(diǎn)接口(MPI) 的數(shù)據(jù)通訊 
---- 多點(diǎn)接口(MPI)通訊口集成在 S7-300 CPU上。它可以用于簡(jiǎn)單聯(lián)網(wǎng)。

• MPI能同時(shí)連接幾個(gè)帶 STEP 7的編程器/PC、人機(jī)界面(HMI) 

• 全局?jǐn)?shù)據(jù) 
  聯(lián)網(wǎng)的CPU可以利用全局?jǐn)?shù)據(jù)(GD)服務(wù)，周期性地相互進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 (每個(gè)程序周期多允許16個(gè)GD包，每包多64字節(jié))。S7-300 cpu每次多可以交換4個(gè)含22個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包，而且多可以有16個(gè)CPU參與數(shù)據(jù)交換(用step7 v4.x以上版編程軟件)。全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊只能通過(guò)MPI接口。 

• 內(nèi)部通訊總線(K-總線) 
  CPU的MPI是直接與S7-300的K總線連接。即可以用k總線接口從編程器直接通過(guò)MPI對(duì)FM/CP模塊進(jìn)行編址。 

• 功能強(qiáng)大的通訊技術(shù) 
  - 多32個(gè)MPI站 
  - 每個(gè)CPU多有8個(gè)動(dòng)態(tài)通 
  - 訊連接用于與SIMATIC S7/M7 300/ 400、C7進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)通訊 
  - 每個(gè)CPU多有4個(gè)靜態(tài)通訊連接用于與編程器、PC機(jī)、SIMATIC HMI系統(tǒng)和 SIMATIC S7/M7-300/ 400、C7進(jìn)行擴(kuò)展通訊 。 
  - 數(shù)據(jù)傳輸速度187.5千位/秒或12兆位/秒 

• 靈活的擴(kuò)展能力 
  用下列可靠的部件來(lái)配置MPI通訊：LAN電纜，LAN連接器和 RS 485中繼器均采用PROFIBUS和"分布式 I/O"系列產(chǎn)品。這些部件保證了的配置。例如，在任意兩個(gè)給定的MPI節(jié)點(diǎn)之間可串聯(lián)多10個(gè)中繼器來(lái)跨越長(zhǎng)距離。

西門子SINAUT遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)在海上作業(yè)平臺(tái)的應(yīng)用

由于海上作業(yè)平臺(tái)的特殊地理位置，及分布在上海且比較分散。傳統(tǒng)的通訊方式是基于衛(wèi)星通訊的方式實(shí)現(xiàn)的。但是，作為一些海上作業(yè)平臺(tái)的設(shè)備供應(yīng)商，對(duì)他們來(lái)說(shuō)專門租用衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)做后期的遠(yuǎn)程維護(hù)工作，成本是非常高昂的。因此，他們希望能有一種成本較低的，又是比較安全可靠的一種通訊方式。這些設(shè)備供應(yīng)商最后找到了西門子，西門子能提供這種經(jīng)濟(jì)的安全可靠的解決方案---SINAUT遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)。

本文介紹了西門子SINAUT實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊的步驟及工程實(shí)現(xiàn)方法。

1 .遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程編程維護(hù)的需求和概念

在一些特殊的行業(yè)，比如：水行業(yè)中的泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控，石油天然氣行業(yè)中的輸油輸氣管線閥室控制，等等。在這些場(chǎng)合中，專門鋪設(shè)光纜或是建立衛(wèi)星通訊系統(tǒng)都不是好的選擇。這就提出了一個(gè)新的要求，這個(gè)遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)還必須滿足以下的用戶需求：

※快速、靈活的數(shù)據(jù)通訊

※智能、高效的工程

※基于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的操作員控制和監(jiān)視

※通過(guò)OPC 接口連接其它控制中心系統(tǒng)

※遠(yuǎn)程編程

※數(shù)據(jù)安全 — 最高優(yōu)先級(jí)

※全自動(dòng)時(shí)間戳

※可以升級(jí)、經(jīng)濟(jì)高效

    那西門子的SINAUT遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，就是好的選擇。它滿足了以上的所有要求，能給客戶帶來(lái)直接的利益。

2．基于西門子SINAUT遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

    SINAUT遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)是基于SIMATIC自動(dòng)化平臺(tái)的通訊系統(tǒng)，所以它和西門子的PLC或是DCS系統(tǒng)有著很好的系統(tǒng)互通性。在選擇傳輸網(wǎng)絡(luò)方面，它不僅可以選擇經(jīng)典的WAN（線，模擬電話網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字ISDN，等），也可以選擇基于IP的WAN（以太網(wǎng)或IWLAN，DSL 的因特網(wǎng)，GPRS網(wǎng)絡(luò)，等）。不僅在調(diào)試階段中，而且在運(yùn)行過(guò)程中也可以通過(guò)SINAUT 遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)輕松地執(zhí)行 RTU 的程序更改或遠(yuǎn)程診斷，無(wú)需中斷正在進(jìn)行的過(guò)程數(shù)據(jù)通訊。這可以節(jié)約訪問(wèn)和部署維護(hù)人員，還可形成全新的服務(wù)理念基礎(chǔ)。

毫無(wú)疑問(wèn)，SINAUT包括了防止篡改和丟失數(shù)據(jù)的安全組件。每個(gè)SINAUT傳輸模塊均具有可存儲(chǔ)幾千個(gè)數(shù)據(jù)消息幀的大容量?jī)?nèi)存。這樣可以克服傳輸鏈路暫時(shí)故障的問(wèn)題。撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)：減少不必要的數(shù)據(jù)鏈路數(shù)量。

為了后續(xù)正確歸檔控制系統(tǒng)中的過(guò)程數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)消息幀均帶有始發(fā)點(diǎn)時(shí)間戳。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)同步(DCF77 或GPS 控制)，包括夏令時(shí)或冬令時(shí)的改變。

基于SIMATIC的*設(shè)計(jì)可以確保工廠投資的長(zhǎng)期性和經(jīng)濟(jì)性，保證兼容早期和未來(lái)的系統(tǒng)。

下面，結(jié)合實(shí)例，我們來(lái)說(shuō)明SINAUT遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)的操作步驟。

  我們要實(shí)現(xiàn)上圖的通訊模式，我們可以把整個(gè)通訊的物理鏈路劃分成如下區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的網(wǎng)段是不一樣的，如下圖：

   不同網(wǎng)段的通訊，是要靠網(wǎng)管IP實(shí)現(xiàn)的。所以，在這個(gè)系統(tǒng)里，要涉及的各個(gè)網(wǎng)段還是比較多的。因此，我們好做一張IP地址表，如下圖：

  有了這張IP地址表，可以清晰得幫助我們?cè)诤竺娴牟襟E里，正確得設(shè)置相應(yīng)的IP地址。

2.1 設(shè)置S612/613安全模塊和MD741-1 GPRS調(diào)制解調(diào)器。

   這步的主要目的是，通過(guò)設(shè)置S612/613安全模塊和MD741-1 GPRS調(diào)制解調(diào)器，使它們之間建立基于IPsec加密協(xié)議的VPN通道。這樣就保證了，服務(wù)器或是維護(hù)站PC和遠(yuǎn)程站RTU之間的通訊數(shù)據(jù)在因特網(wǎng)上傳輸時(shí)的安全性。

   上圖就是配置S612/613安全模塊的界面，我們可以把VPN的組件，都放在這個(gè)界面做參數(shù)設(shè)置。然后建立不同的VPN Group，再把屬于不同VPN的組件拖入相對(duì)應(yīng)的VPN Group。通過(guò)此界面，我們還可以把配置好的VPN設(shè)置信息，下載到S612/613安全模塊。

   那我們?nèi)绾蜗螺dMD741-1模塊的信息呢？我們需要通過(guò)MD741-1模塊內(nèi)建的web管理界面，把VPN的信息載入該模塊。如，下圖：

  在正確配置MD741-1的參數(shù)，如：中心站的固定公網(wǎng)IP地址，VPN遠(yuǎn)程認(rèn)證文件，本地網(wǎng)段和遠(yuǎn)程網(wǎng)段，等信息后。通過(guò)保存按鍵，MD741-1模塊記載了本身的VPN信息和中心站的VPN信息。

待MD741-1模塊內(nèi)的SIM卡（例如，開(kāi)通GPRS的中國(guó)移動(dòng)SIM卡）工作正常，接入GPRS網(wǎng)絡(luò)后，等待大概15 ~ 30s后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)S612/613安全模塊和MD741-1模塊已經(jīng)建立了VPN連接。這時(shí)，登陸MD741-1模塊的web管理界面，你能看到VPN的狀態(tài)，如上圖。

2.2 組態(tài)STEP7硬件配置和組態(tài)SINAUT ST7遠(yuǎn)程連接。

     接下來(lái)，我們還需要在STEP7的NetPro管理界面，去添加遠(yuǎn)程S7-300站的TIM模塊。并且在這個(gè)界面，可以組態(tài)各個(gè)TIM遠(yuǎn)程通訊模塊的通訊連接。編譯之后，可以下載到硬件里面去。這里主要是讓PLC知道，TIM模塊間是怎么連接的。

     接下來(lái)，我們就可以在SINAUT ST7的配置軟件里，打開(kāi)此項(xiàng)目的程序。在這里，我們可以配置中心站和所有子站的連接，也可以配置管理所有子站。

     配置完信息后，SINAUT ST7可以自動(dòng)的把這些信息編譯保存到STEP7的項(xiàng)目目錄里面。然后，我們可以通過(guò)STEP7去下載信息至PLC里面。

    待系統(tǒng)裝載了新的信息，正常運(yùn)行后，這時(shí)你就可以在中心站訪問(wèn)遠(yuǎn)程站的PLC了?？梢赃_(dá)到遠(yuǎn)程編程和維護(hù)的目的了。

2.3 組態(tài)SINAUT ST7cc遠(yuǎn)程連接。

   SINAUT ST7cc這個(gè)軟件是用來(lái)為WinCC變量服務(wù)的。接下來(lái)，我們就需要在SINAUT ST7cc的管理界面里，配置WinCC需要用到的tag變量了。如圖：

      PLC的變量和ST7cc的變量是要對(duì)應(yīng)的。

各種數(shù)據(jù)都對(duì)應(yīng)PLC的變量。通過(guò)這個(gè)軟件，可以自動(dòng)導(dǎo)出excel文件，以供WinCC使用。

2.


4 組態(tài)WinCC項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。

    在這一步，我們就可以導(dǎo)入從SINAUT ST7cc導(dǎo)出的excel文件。然后，我們就可以使用這些變量標(biāo)簽，去組態(tài)我們的HMI畫面。

    我們把WinCC監(jiān)控畫面都做好了之后，我們就可以運(yùn)行WinCC 操作畫面。這時(shí)，我們就可以遠(yuǎn)程看到所有遠(yuǎn)程站的狀態(tài)，報(bào)警，趨勢(shì)，還可以遠(yuǎn)程操作泵閥等控制目標(biāo)。至此，我們就完成了SINAUT系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程維護(hù)的配置步驟。

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  小型可編程控制器外殼的4個(gè)角上，均有安裝孔。有兩種安裝方法，一是用螺釘固定，不同的單元有不同的安裝尺寸；另一種是DIN（德國(guó)共和標(biāo)準(zhǔn)）軌道固定。DIN軌道配套使用的安裝夾板，左右各一對(duì)。在軌道上，先裝好左右?jiàn)A板，裝上PLC，然后擰緊螺釘。為了使控制系統(tǒng)工作可*，通常把可編程控制器安裝在有保護(hù)外殼的控制柜中，以防止灰塵、油污、水濺。為了保證可編程控制器在工作狀態(tài)下其溫度保持在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，安裝機(jī)器應(yīng)有足夠的通風(fēng)空間，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔。如果周圍環(huán)境超過(guò)55C，要安裝電風(fēng)扇，強(qiáng)迫通風(fēng)。

    為了避免其他外圍設(shè)備的電干擾，可編程控制器應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓電源線和高壓設(shè)備，可編程控制器與高壓設(shè)備和電源線之間應(yīng)留出至少200mm的距離。

    當(dāng)可編程控制器垂直安裝時(shí)，要嚴(yán)防導(dǎo)線頭、鐵屑等從通風(fēng)窗掉入可編程控制器內(nèi)部，造成印刷電路板短路，使其不能正常工作甚至損壞。

    2.電源接線PLC供電電源為50Hz、220V±10%的交流電。FX系列可編程控制器有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入傳感（如光電開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)）提供直流24V電源。如果電源發(fā)生故障，中斷時(shí)間少于10ms，PLC工作不受影響。若電源中斷超過(guò)10ms或電源下降超過(guò)允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開(kāi)。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，若RUN輸入接通，則操作自動(dòng)進(jìn)行。對(duì)于電源線來(lái)的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾特別嚴(yán)重，可以安裝一個(gè)變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。

    3.接地良好的接地是保證PLC可*工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機(jī)器的接地端相接，基本單元接地。如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給可編程控制器接上地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備（如電機(jī)）的接地點(diǎn)分開(kāi)。若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能*近PLC

    4.直流24V接線端使用無(wú)源觸點(diǎn)的輸入器件時(shí)，PLC內(nèi)部24V電源通過(guò)輸入器件向輸入端提供每點(diǎn)7mA的電流。PLC上的24V接線端子，還可以向外部傳感器（如接近開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)）提供電流。24V端子作傳感器電源時(shí)，COM端子是直流24V地端。如果采用擴(kuò)展船員，則應(yīng)將基本單元和擴(kuò)展單元的24V端連接起來(lái)。另外，任何外部電源不能接到這個(gè)端子。如果發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象，電壓將自動(dòng)跌落，該點(diǎn)輸入對(duì)可編程控制器不起作用。

    每種型號(hào)的PLC的輸入點(diǎn)數(shù)量是有規(guī)定的。對(duì)每一個(gè)尚未使用的輸入點(diǎn)，它不耗電，因此在這種情況下，24V電源端子向外供電流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情況下都不能使用。

    5.輸入接線PLC一般接受行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等輸入的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負(fù)載轉(zhuǎn)換信號(hào)的端口。輸入接線，一般指外部傳感器與輸入端口的接線。輸入器件可以是任何無(wú)源的觸點(diǎn)或集電極開(kāi)路的NPN管。輸入器件接通時(shí)，輸入端接通，輸入線路閉合，同時(shí)輸入指示的發(fā)光二極管亮。輸入端的一次電路與二次電路之間，采用光電耦合隔離。二次電路帶RC濾波器，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或從輸入線路串入的電噪聲引起PLC誤動(dòng)作。若在輸入觸點(diǎn)電路串聯(lián)二極管，在串聯(lián)二極管上的電壓應(yīng)小于4V。若使用帶發(fā)光二極管的舌簧開(kāi)關(guān)，串聯(lián)二極管的數(shù)目不能超過(guò)兩只。另外，輸入接線還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

    （1）輸入接線一般不要超過(guò)30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。

    （2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開(kāi)。

    （3）可編程控制器所能接受的脈沖信號(hào)的寬度，應(yīng)大于掃描周期的時(shí)間。

    6.輸出接線

    （1）可編程控制器有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出3種形式。

    （2）輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。當(dāng)PLC的輸出繼電器或晶閘管動(dòng)作時(shí)，同一號(hào)碼的兩個(gè)輸出端接通。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。

    （3）由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。

    （4）采用繼電器輸出時(shí)，承受的電感性負(fù)載大小影響到繼電器的工作壽命，因此繼電器工作壽命要求長(zhǎng)。

    （5）PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生噪聲干擾，因此要采取措施加以控制。此外，對(duì)于能使用戶造成傷害的危險(xiǎn)負(fù)載，除了在控制程序中加以考慮之外，還應(yīng)設(shè)計(jì)外部緊急停車電路，使得可編程控制器發(fā)生故障時(shí)，能將引起傷害的負(fù)載電源切斷。交流輸出線和直流輸出線不要用同一本電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，避免并行。

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