西門子PtP RS232通訊模塊

S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含zui多 32 個(gè)模塊。 它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨(dú)立地組合使用。S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個(gè)安裝導(dǎo)軌上（請(qǐng)參見手冊(cè)以了解前提條件）。

一個(gè)系統(tǒng)包含下列組件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等級(jí)，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于連接分布式 I/O 或用于編程設(shè)備、操作裝置、其它 SIMATIC 控制器或第三方設(shè)備間的通信。

S7-200 SMART 數(shù)據(jù)尋址

• 如何調(diào)用開關(guān)量或模擬量信號(hào)？

• 怎樣讀取數(shù)據(jù)？

• 怎么使用輸入信號(hào)？

• 如何輸出控制？

• ……

上述問題都是關(guān)于如何訪問、使用數(shù)據(jù)的問題，也就是所謂“尋址"。

訪問S7-200 SMART 中的數(shù)據(jù)

S7-200 SMART從外部接收信號(hào)輸入（輸入數(shù)據(jù)），在內(nèi)部按照用戶程序運(yùn)算、處理后，再輸出進(jìn)行各種控制、顯示。

CPU 將信息存儲(chǔ)在不同存儲(chǔ)單元，每個(gè)位置均具有*的地址。尋址時(shí)，數(shù)據(jù)地址以代表存儲(chǔ)區(qū)類型的字母開始，隨后是表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的標(biāo)記，然后是存儲(chǔ)單元編號(hào)；對(duì)于二進(jìn)制位尋址，還需要在一個(gè)小數(shù)點(diǎn)分隔符后位編號(hào)。

位尋址的舉例如下圖所示：

圖1.位尋址舉例

其中，存儲(chǔ)區(qū)和字節(jié)地址（“M3"）代表 M 存儲(chǔ)器的第 3 個(gè)字節(jié)，用句點(diǎn)（“."）與位地址（位 4）分開。

字節(jié)尋址的舉例如下圖所示：

圖2. 字節(jié)尋址舉例

可以看出，VW100包括VB100和VB101；VD100包括VW100和VW102，即VB100，VB101，VB102，VB103這4個(gè)字節(jié)。這些地址是互相交疊的。

當(dāng)涉及到多字節(jié)組合尋址時(shí)，遵循“高地址，低字節(jié)"的規(guī)律。

下表給出了不同數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可表示的整數(shù)值范圍。

表1.不同數(shù)據(jù)長(zhǎng)度表示的十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)范圍

S7-200 SMART 中的數(shù)據(jù)類型

《S7-200 SMART系統(tǒng)手冊(cè)》上關(guān)于PLC概念的第四章，其中對(duì)于S7-200 SMART中數(shù)據(jù)尋址的敘述非常好，建議初學(xué)者必讀！

幾乎所有的指令、功能都與各種形式的尋址有關(guān)，不弄清楚數(shù)據(jù)尋址會(huì)給工作帶來*的困難。

對(duì)本地 I/O 和擴(kuò)展 I/O 進(jìn)行尋址

CPU 提供的本地 I/O 具有固定的 I/O 地址。可以通過在 CPU 的右側(cè)連接擴(kuò)展 I/O 模塊，或通過安裝信號(hào)板來增加 I/O 點(diǎn)。 模塊點(diǎn)的地址取決于 I/O 類型和模塊在 I/O 鏈中的位置。

注意：

• 數(shù)字量 I/O 的過程映像寄存器空間總是以八位（一個(gè)字節(jié)）遞增的形式預(yù)留。 如果模塊沒有為每個(gè)保留字節(jié)中的每一位提供相應(yīng)的物理點(diǎn)，那些未使用的位就無法分配給 I/O 鏈中的后續(xù)模塊。 對(duì)于輸入模塊，這些未使用的位會(huì)在每個(gè)輸入更新周期中被清零。

• 模擬量 I/O 點(diǎn)總是以兩點(diǎn)遞增的方式分配。 如果模塊沒有為這些點(diǎn)分配相應(yīng)的物理 I/O，則這些 I/O 點(diǎn)將丟失，并且不能夠分配給 I/O 鏈中的后續(xù)模塊。

下表提供固定映射慣例的示例（由 STEP 7 Micro/WIN SMART 建立，并作為系統(tǒng)塊中I/O 組態(tài)的一部分下載）。

表2. CPU 映射慣例:

間接尋址

間接尋址是指用指針來訪問存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)。指針以雙字的形式 存儲(chǔ)其它存儲(chǔ)區(qū)的地址，只能將 V 存儲(chǔ)單元、L 存儲(chǔ)單元或累加器寄存器（AC1、AC2、AC3）用作指針。

注意：不能使用間接尋址訪問單個(gè)位或訪問 HC、L 或累加器存儲(chǔ)區(qū)。

要?jiǎng)?chuàng)建指針，必須使用“移動(dòng)雙字"指令，將間接尋址的存儲(chǔ)單元地址移至指針位置。；用“&"符號(hào)加上要訪問的存儲(chǔ)區(qū)地址可建立一個(gè)指針，當(dāng)指令中的操作數(shù)是指針時(shí)，應(yīng)該在操作數(shù)前加上“*"號(hào)。

如下圖所示為以創(chuàng)建和使用指針示例。在該示例中，輸入*AC1 表示 AC1 存儲(chǔ)指向“移動(dòng)字"(MOVW) 指令引用的字長(zhǎng)度值的指針，在 VB200 和 VB201 中存儲(chǔ)的值被移至累加器 AC0。

圖3.創(chuàng)建和使用指針舉例

其中：

• 通過將VB200的地址（VW100的初始字節(jié)）移動(dòng)到AC1創(chuàng)建指針。

  移動(dòng)AC1中的指針引用的字值。

  
  

  軟件系統(tǒng)應(yīng)具備工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,報(bào)警和事件管理,數(shù)據(jù)控制,良好的設(shè)計(jì)和組態(tài)功能。該軟件應(yīng)容易使用，有面向?qū)ο蟮膱D形化的開發(fā)環(huán)境，并具備采用微軟的Windows 客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的開放式架構(gòu)。該系統(tǒng)應(yīng)具備內(nèi)建的靈活允許在規(guī)范或用戶需求變更時(shí)實(shí)現(xiàn)容易的組態(tài)和快速容易的修改。軟件系統(tǒng)應(yīng)包括從一軟件供應(yīng)商提供的按模塊化組件方式緊密集成的套件，來完成系統(tǒng)要求的所有功能。該軟件系統(tǒng)應(yīng)包括用于過程可視化的HMI軟件，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，用于查詢,分析,報(bào)表等功能的數(shù)據(jù)庫客戶端工具，該工具可嵌入HMI軟件也可獨(dú)立使用，遠(yuǎn)程的報(bào)警和語音報(bào)警功能以及與多種PLC/RTU進(jìn)行通訊的驅(qū)動(dòng)，還應(yīng)包括用于Web服務(wù)的信息門戶軟件。軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)必須足夠的靈活使單機(jī)系統(tǒng)能容易地?cái)U(kuò)展到具備單一的或冗余歷史數(shù)據(jù)庫和設(shè)備通訊系統(tǒng)的大規(guī)模的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

  SIMATIC S7-400H 具有以下功能：
  ■ 出現(xiàn)故障時(shí)，能夠無擾切換
  ■ 集成故障檢測(cè)功能；提前檢測(cè)故障，避免影響生產(chǎn)過程
  ■ 在線維護(hù)，即可在工廠運(yùn)行期間，更換故障組件
  ■ 組態(tài)更改，即可在工廠運(yùn)行期間，進(jìn)行工廠擴(kuò)容
  ■ 自動(dòng)事件同步
  ■ 高可用性通信
  ■ 冗余連接I/O 設(shè)備

  

• 說明

  有一系列從入門級(jí)CPU直到高能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量結(jié)構(gòu);多個(gè)CPU可以在一個(gè)多值計(jì)算配置中一起工作以提高能。由于CPU的高處理速度和確定的響應(yīng)時(shí)間，可縮短機(jī)器的循環(huán)周期。

  不同的CPU具有不能，例如，工作存儲(chǔ)器，地址范圍，連接數(shù)量和執(zhí)行時(shí)間。十款款標(biāo)準(zhǔn)的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 總線接口。

  應(yīng)用

• S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數(shù)據(jù)密集型任務(wù)。高處理速度和確定性的響應(yīng)時(shí)間，縮短高速機(jī)械制造業(yè)設(shè)備控制的循環(huán)周期。

• S7 - 400用于整體協(xié)調(diào)各種設(shè)備，控制低級(jí)別的系統(tǒng)。這是由高速通訊能力和集成接口來保證的。

• 
  S7-400 的成功應(yīng)用如下：

• 汽車工業(yè)

• 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備制造包括定制的機(jī)械設(shè)備制造

• 倉儲(chǔ)系統(tǒng)

• 建筑工程

• 鋼鐵行業(yè)

• 發(fā)電和配電

• 造紙和印刷業(yè)

• 木工

• 紡織業(yè)

• 醫(yī)藥制品

• 食品和飲料行業(yè)

• 處理工程，例如水和廢水處理設(shè)施

• 化工和石化

• 效益

• 由于采用各種級(jí)別的CPU，S7-400可以靈活擴(kuò)展升級(jí)；I/O能力幾乎是無限的。

• 強(qiáng)大的CPU允許集成新的功能，無需額外硬件投資，例如處理質(zhì)量數(shù)據(jù)，用戶友好的診斷，到更高層次的MES解決方案或通過總線系統(tǒng)的高速通訊。

• 可以以模塊化的方式構(gòu)建S7 - 400，有各種用于集中配置和分布式結(jié)構(gòu)的模塊，以實(shí)現(xiàn)處理備件方面的低成本。

• 在操作過程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在運(yùn)行中配置）。另外在工作時(shí)還可以刪除和插入信號(hào)模塊（熱插拔）。這使得很容易擴(kuò)展系統(tǒng)或出現(xiàn)故障時(shí)替換模塊。

• 項(xiàng)目的完整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包括CPU上的符號(hào)和注釋，簡(jiǎn)化了服務(wù)和維護(hù)過程。

• 可以將安全技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化集成到一個(gè)單一的S7- 400控制器，可以通過S7- 400的冗余結(jié)構(gòu)增加設(shè)備的可用性。

• S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本，例如：擴(kuò)展溫度范圍（-25+60°C）和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。

• S7- 400的高速背板總線確保集中式I/ O模塊的高速通訊。

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• 設(shè)計(jì)和功能

  模塊化

  S7 - 400的一個(gè)重要特點(diǎn)是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口，允許多條通訊線路的高性能運(yùn)行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務(wù)，一根總線用于高性能運(yùn)動(dòng)控制，一根總線用于普通I / O現(xiàn)場(chǎng)總線通訊。
  此外，也可以實(shí)現(xiàn)另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯(lián)網(wǎng)的需要。根據(jù)任務(wù)情況，可對(duì)S7 – 400進(jìn)行集中擴(kuò)展或分布式配置。附加設(shè)備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實(shí)現(xiàn)分布式擴(kuò)展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

  設(shè)計(jì)

  設(shè)計(jì)一個(gè)S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機(jī)架，電源，和*處理單元。它可以以一個(gè)模塊化的方式安裝和擴(kuò)展。所有的模塊都可以自由地放置在左側(cè)插入的電源旁邊。S7- 400具有無風(fēng)扇的堅(jiān)固設(shè)計(jì)。信號(hào)模塊可以熱插拔。一個(gè)多層面的模塊范圍可用于*擴(kuò)展以及具有ET200的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單配置。
  在集中式擴(kuò)展中，額外安裝機(jī)架直接連接到*控制器。

  除了標(biāo)準(zhǔn)的安裝機(jī)架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機(jī)架。這些鋁機(jī)架可以很高地耐受不利環(huán)境條件，緊固耐用，重量輕25％左右。

  多值計(jì)算

  多值計(jì)算，也就是在一個(gè)S7- 400*控制器中的幾個(gè)CPU的同時(shí)操作，為用戶提供不同的益處：

• 可通過多值計(jì)算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術(shù)復(fù)雜的任務(wù)中，如開環(huán)控制，可以將計(jì)算機(jī)或通訊分割和分配給不同的CPU每個(gè)CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。

• 有些任務(wù)也可以從每個(gè)多值計(jì)算方式中斷開，一個(gè)CPU處理關(guān)鍵時(shí)間的處理任務(wù)，另一個(gè)處理非關(guān)鍵時(shí)間的任務(wù)。

• 在多值計(jì)算操作中，所有的CPU的運(yùn)行行為像一個(gè)CPU，也就是說，當(dāng)一個(gè)CPU進(jìn)入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個(gè)CPU的動(dòng)作可以通過同步指令選擇性地協(xié)調(diào)調(diào)用。此外，CPU之間的數(shù)據(jù)交換通過高速的全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊機(jī)制。

  數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器

  從精細(xì)分級(jí)的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲(chǔ)區(qū)的大小。集成裝載存儲(chǔ)器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對(duì)于大型程序，通過插入RAM或FEPROM存儲(chǔ)卡增大裝載內(nèi)存（64 KB到64 MB）。

  特殊功能

  S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

• 從工程工作站通過網(wǎng)絡(luò)更新固件實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單和快速的升級(jí)

• 通過一個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)額外的寫保護(hù)（例如沒有從PC器件下載到CPU）

• 
  集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)問數(shù)據(jù)記錄，例如控制級(jí)PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊。

• 通過讀取存儲(chǔ)卡的序列號(hào)獲得保護(hù)，因此，保證了程序只與特定的存儲(chǔ)卡一起運(yùn)行

• 集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)問數(shù)據(jù)記錄，例如控制級(jí)PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊。

• 在S7- 400的許多器件也可用于環(huán)境條件下的SIPLUS版本。

• 

  SIMATIC S7-400 信號(hào)模塊

  描述

  信號(hào)模塊是控制器進(jìn)行過程操作的接口。許多不同的數(shù)字量和模擬量模塊根據(jù)每一項(xiàng)任務(wù)的要求，準(zhǔn)確提供輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)量、電壓和電流范圍、電絕緣、診斷和警報(bào)功能等方面都存在著差別。S7-400 信號(hào)模塊不僅是能夠在*機(jī)架擴(kuò)展，而且可以通過 PROFIBUS DP 連接到 S7-400 *控制器。支持熱插拔，這使更換模塊變得極其簡(jiǎn)單。

  設(shè)計(jì)和功能

  安裝簡(jiǎn)便

  通過前連接器連接傳感器/執(zhí)行器。更換模塊后，只需將前連接器插入相同類型的新模塊中，并保留原來的布線。前連接器帶自動(dòng)編碼功能可避免發(fā)生錯(cuò)誤。S7-400 也可以檢測(cè)前連接器是否已插入。

  快速連接

  SIMATIC TOP 連接使連接變得更加簡(jiǎn)單、快速。可使用預(yù)先裝配的帶有單個(gè)電纜芯的前連接器，和帶有前連接器模塊、連接線纜和端子盒的完整插件模塊化系統(tǒng)。

  高組裝密度

  模塊中為數(shù)眾多的通道實(shí)現(xiàn)了節(jié)省空間的設(shè)計(jì)。例如，可使用帶有 16 至 32 個(gè)數(shù)字通道和 8 至 16 個(gè)模擬通道的模塊。

  簡(jiǎn)單參數(shù)設(shè)置

  使用 STEP 7 對(duì)這些模塊進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置，并且不需要進(jìn)行不便的轉(zhuǎn)換設(shè)置。數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，如果更換了模塊，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)饺履K，避免發(fā)生任何設(shè)置錯(cuò)誤。使用新模塊時(shí)，無需進(jìn)行軟件升級(jí)。可根據(jù)需要復(fù)制組態(tài)信息，例如用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器。