西門子模塊6SL3120-1TE32-0AA3

S7-1500 配有各種通信接口：

• PROFINET IO IRT 接口（2 端口交換機），集成在 CPU 中；
  用于獲得確定的響應(yīng)時間和高設(shè)備精度。

• 通信處理機，用于連接到 PROFIBUS，工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFINET 總線系統(tǒng)。

• 用于點到點連接的通訊模塊。

CPU 1515 PN 具有一個附加的集成 PROFINET 接口，其具有單獨的 IP 地址，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離或連接其他 PROFINET IO 設(shè)備。對于 CPU 1516-3 PN/DP，可通過該集成 PROFIBUS 接口來連接 PROFIBUS 節(jié)點。通過一個 PROFIBUS CM，可方便地對不帶集成 PROFIBUS 接口的 CPU 進行擴展。

通過 PROFINET IO 進行過程通信

SIMATIC S7-1500 通過集成的 PROFINET 接口連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)，可實現(xiàn)具有確定響應(yīng)時間和高精度設(shè)備性能的分布式自動化配置。

從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 處理與集中式 I/O 處理沒有區(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行的人機界面設(shè)備

• 現(xiàn)場設(shè)備

通過 PROFIBUS DP 進行過程通信

SIMATIC S7-1500 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通訊模塊,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(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連接：

• 分布式 I/O 設(shè)備，例如 ET 200

• 現(xiàn)場設(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 CP 443-5）

• SIMATIC S7-1500（只能通過 CP/CM 1542-5）

不過，安裝有 STEP 7 的編程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板僅使用部分通過 PROFIBUS DP 運行的 PG 和 OP 功能。

通過以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信

S7-1500 可通過集成 PROFINET 接口或通過通信模塊連接到工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)?？蛇B接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 編程設(shè)備

• PC、工業(yè) PC

• SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)

• 數(shù)控

• 機械手控制裝置

• 驅(qū)動控制裝置

• 其它廠商的設(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：通過硬件識別、IP/MAC 訪問列表、防火墻、VPN 隧道進行訪問保護

• 通過 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 PROFIBUS 的數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-1500 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)?？蛇B接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 編程設(shè)備

• PC、工業(yè) PC

• SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)

• 數(shù)控

• 機械手控制裝置

• 驅(qū)動控制裝置

• 其它廠商的設(shè)備

通過點到點通信模塊進行數(shù)據(jù)通信

通過點到點通信模塊，可實現(xiàn)功能強大的點到點連接。例如，可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)

• 掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統(tǒng)

• 機械手控制裝置

• 打印機

支持的協(xié)議：

• Freeport：適用于通用通信的用戶可設(shè)置報文格式

• 3964(R) 可提高傳輸可靠性

• Modbus RTU 主站

• Modbus RTU 從站

• USS，通過指令實現(xiàn)

接口性質(zhì)：

• RS 232 帶輔助信號

• RS 422 用于全雙工連接

• RS 485 用于半雙工和多點連接

• 傳輸速率為 300 - 115 200 bit/s

• 通過 Sub D 連接器進行連接

功能

提供有大量功能，支持用戶的 SIMATIC S7-1500 編程、調(diào)試和維護等工作。

• 性能

• 指令處理速度更快, 取決于 CPU 型號、語言擴展和新的數(shù)據(jù)類型

• 代碼生成得到優(yōu)化，響應(yīng)時間顯著縮短

• 集成技術(shù)

• 通過標準 PLCopen 運動控制塊，簡便、快速地對運動序列進行編程

• 運動控制功能支持速度控制軸、定位軸、相對同步操作（在沒有位置同步規(guī)范的條件下實現(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)范進行同步）凸輪和和用于控制運動系統(tǒng)等擴展的運動控制功能。

• 方便的診斷和調(diào)試工具提供了驅(qū)動器調(diào)試支持

• 向組態(tài)系統(tǒng)和人機界面自動發(fā)送報警消息：簡化的故障排除步驟節(jié)省了調(diào)試時的時間與工作量。

• 等時同步模式

• 將分布式信號采集、信號傳輸和程序執(zhí)行與具有恒定總線循環(huán)時間的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)進行同步耦合：
  采集輸入信號并進行處理，按固定時間間隔（恒定總線循環(huán)時間）將輸出信號輸出。同時創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。

• 由于分布式 I/O 以恒定總線循環(huán)時間進行同步信號處理，可實現(xiàn)精確可重現(xiàn)的確定過程響應(yīng)時間

• 在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-1500 還可促進高速處理操作，并可實現(xiàn)*精度和重現(xiàn)性。這意味著可在提供且恒定的質(zhì)量的同時提高產(chǎn)量。

• 提供了用于完成運動控制、測量值采集、高速控制等復(fù)雜任務(wù)的全面組件。

• 集成安全功能

• 通過密碼進行知識保護，防止未經(jīng)授權(quán)而讀取和修改程序塊（與 STEP 7 相結(jié)合）

• 通過復(fù)制保護
  來提高保護程度，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊：通過復(fù)制保護，可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定，以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。

• 4 級授權(quán)方式：
  可向用戶組分配不同訪問權(quán)限。通過新的保護級別 4，還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。由于操作保護得到改進，控制器可以檢測到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未經(jīng)允許的傳輸。

• 設(shè)計與操作

• 帶集成顯示屏的 CPU：
  用于方便地分析集中和分布式模塊的狀態(tài)，或不使用編程設(shè)備而設(shè)置或更改 IP 地址。系統(tǒng)診斷信息和用戶報警在顯示屏上以普通文本形式顯示，有助于快速有效地響應(yīng)產(chǎn)生的錯誤消息。菜單和消息文本在顯示屏上可以多種語言顯示。

• 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（甚至能顯示來自變頻器的消息），即使 CPU 處于停止模式也會進行是可能的。此功能是作為一個系統(tǒng)功能集成在 CPU 固件中，無需由用戶單獨組態(tài)。若配置了新硬件組件，則自動更新診斷信息。

• 通過質(zhì)量信息，直接在用戶程序中進行簡單快速的診斷：
  通過激活模塊的質(zhì)量信息 (QI)，可直接在用戶程序中查詢和評估所提供過程值的有效性。此時，訪問是通過過程映像并使用簡單二進制或加載命令進行的。先決條件是可在 TIA Portal 中對模塊進行診斷，并對質(zhì)量信息進行組態(tài)。

• 支持 SIMATIC ProDiag S7-1500 – 用于輕松創(chuàng)建機器診斷與工廠診斷。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 SIMATIC STEP 7 Professional V12 組態(tài)軟件進行組態(tài)

• SIMATIC S7-1500 控制器系列可在 Totally Integrated Automation Portal 平臺中使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本來編程。SIMATIC STEP 7 Professional V12 是 SIMATIC S7-1500 的直觀組態(tài)系統(tǒng)。

• 兼容性

• 移植：
  與 SIMATIC STEP 7 Professional V12 集成的一個移植工具可幫助從 S7-300/S7-400 切換到 S7-1500 控制器，并自動轉(zhuǎn)換程序代碼。無法自動轉(zhuǎn)換的程序代碼將會記錄下來，并可以手動進行調(diào)整?？蛻糁С猪撁娴南螺d區(qū)域中還以獨立工具的形式提供了該移植工具。STEP 7 V11 項目可在兼容模式下繼續(xù)和 STEP 7 V12 組合使用 。S7-1200 程序也可以通過復(fù)制/粘貼手段轉(zhuǎn)移至 S7-1500

• SIMATIC 存儲卡(用來運行 CPU)

• SIMATIC 存儲卡用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件。STEP 7 項目（包括注釋和符號、附加文件或 csv 文件（用于配方和歸檔））也可存儲在 SIMATIC 存儲卡上?？赏ㄟ^用戶程序和 SIMATIC 存儲卡上的系統(tǒng)函數(shù)來創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊，并存儲或讀取數(shù)據(jù)。

• Safety Integrated（S7-1500F / TF控制器的選項）

• “STEP 7 Safety Advanced"選件包； 
  用于對 S7-1500F / TF 控制器的安全相關(guān)程序部分進行編程。
  選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊

西門子模塊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"，這好比是車輛必須在公路上行駛一樣，道路質(zhì)量的好壞會影響到行車的安全舒適。同樣，網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介的質(zhì)量好壞也會影響數(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；一類是無線的。有線傳輸媒介主要有同軸電纜、雙膠線及光纜；無線媒介有微波、無線電、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：粗纜和細纜，這種電纜在實際應(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，價格適中，性價比高，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，這就是通常所說的終端匹配器。

同軸電纜組網(wǎng)的其它連接設(shè)備，細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、細纜連接設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

采用細纜組網(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)卡必須帶有細纜連接接口（通常在網(wǎng)卡上標有"BNC"字樣）。

下面是細纜組網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)：

• 最大的干線段長度；185米

• 最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長度：925米

• 每條干線段支持的最大結(jié)點數(shù)：30

• BNC、T型連接器之間的最小距離：0.5米

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)：

• 最大的干線長度：500米

• 最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長度：2500米

• 每條干線段支持的最大結(jié)點數(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標記，如圖4所示。成對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或分類。

圖4

EIA/TIA（電氣工業(yè)協(xié)會/電信工業(yè)協(xié)會）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的四對非屏蔽雙絞線,符合EIA/TIA568標準中確定的100歐姆水平步線電纜的要求，可用來進行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,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接線標準，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，一定要按線的顏色對應(yīng)接線，否則會使通信不穩(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個網(wǎng)段，每網(wǎng)段最大長度100米

• 在同一信道上允許連接4個中繼器或集線器

• 在其中的三個網(wǎng)段上可以增加節(jié)點

• 在另外兩個網(wǎng)段上，除做中繼器鏈路外，不能接任何節(jié)點

• 上述將組建一個大型的沖突域，最大站點數(shù)1024，網(wǎng)絡(luò)直徑達2500米

上述規(guī)則只是一個粗略的設(shè)計指南，實際的數(shù)據(jù)因廠家不同而異，現(xiàn)在的集線器一般可以級鏈7層。雙絞線組網(wǎng)的基本要求是網(wǎng)絡(luò)部件間延時滿足如下公式：

（中繼器延時 + 電纜延時 + 網(wǎng)卡延時×2）×2 < 51.2ms

利用雙絞線組網(wǎng)，可以獲得良好的穩(wěn)定性，在實際應(yīng)用中越來越多。尤其是近年來，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。光纜是由許多細如發(fā)絲的塑膠或玻璃纖維外加絕緣護套組成，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?；诠饫|的網(wǎng)絡(luò)，國際標準化組織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：

• 最大段長： 2000M

• 每段最大節(jié)點（NODE）數(shù)：2

• 每網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點（NODE）數(shù)： 1024

• 每鏈的最大HUB數(shù)：4

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

四、無線媒體

上述三種傳輸媒體的有一個共同的缺點，那便是都需要一根線纜連接電腦，這在很多場合下是不方便的。無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，無線媒體最好應(yīng)用于難以布線的場合或遠程通信。無線媒體有三種主要類型：無線電、微波及紅外線。下面我們主要介紹無線電傳輸介質(zhì)。

無線電的頻率范圍在10KHz-16KHz之間。在電磁頻譜里，屬于“對頻"。使用無線電的時候，需要考慮的一個重要問題是電磁波頻率的范圍（頻譜）是相當有限的。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內(nèi)“無線電管理委員會（無委會）"統(tǒng)一管制。要使用一個受管制的頻率必須向無委會申請許可證，這在一定程度上會相當不便。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，從而限制對其它信號的干擾。用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語來說，這相當于限制了未管制無線電的通信帶寬。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

無線電波可以穿透墻壁，也可以到達普通網(wǎng)絡(luò)線纜無法到達的地方。針對無線電鏈路連接的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在已有相當堅實的工業(yè)基礎(chǔ)，在業(yè)界也得到迅速發(fā)展