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西门子S7-300通讯接口介绍

一、SIMATIC S7-300具有多种不同的通讯接口：多种通讯处理器用来连接AS-i接口（传感器，执行器网络）、PROFIBUS 和工业以太网总线系统。通讯处理器用来连接点到点的通讯系统。多点接口(MPI) 集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。用户可以方便的使用Step7软件进行通讯组态。

CPU支持下列通讯类型：

1、过程通讯：通过总线(AS-i或PROFIBUS)对I/O模块周期寻址(过程映象交换) 。

2、数据通讯：在自动控制系统之间或人机界面(HMI)和几个自动控制系统之间，数据通讯会周期地进行或被用户程序或功能块调用。通过PROFIBUS的过程通讯方式：

S7-300通过通讯处理器，或通过集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口连接到PROFIBUS-DP网络上。

带有PROFIBUS-DP主站/从站接口的CPU可以使用户能够方便高效地进行组态。而且，用户通过PROFIBUS-DP分布式I/O就像处理集中的I/O一样，具有相同的组态、地址和编程。

下列设备可以作为通讯的主站：

①SIMATIC S7-300 (通过带PROFIBUS-DP 接口CPU或通过PROFIBUS-DP)

②SIMATIC S7-400 (通过带PROFIBUS-DP 接口的CPU或通过PROFIBUS-DP CP)

③SIMATIC C7 (通过带PROFIBUS-DP接口的C7或通过PROFIBUS-DP CP)

④S5-115U/h，S5-135U和带IM308的S5-155U/H

⑤带PROFIBUS-DP接口的S5-95U

⑥SIMATIC 505 需要说明的是，在一条线上不要连接2个以上的主站。

下列设备可以作为从站：

① ET200B/L/M/S/X分布式 I/O设备

② 带有CP342-5的S7-300（带DP接口的控制系统）

③ CPU315-2 DP，CPU316-2 DP 和CPU318-2 DP （带DP接口的CPU）

④ C7-633/p CP，C7-633 DP，C7-634/P DP，C7-634 DP，C7-626 DP （带DP接口的控制系统）  虽然带有STEP7的编程器PG/PC或OPPROFIBUS- DP运行的MPI功能。

通过AS-i的过程通讯

---- 对于AS-i接口总线，S7-300有合适的通讯处理器(CP342-2)用来连接现场设备。

二、数据通讯概述

S7-300 具有多样的通讯方式：

① 用全局数据通讯联网的CPU之间可以通过联网进行数据包的交换

② 用通讯功能块对网络其他站点进行由事件驱动的通讯

MPI， PROFIBUS或工业以太网：

① 全局数据，通过全局数据通讯服务，联网的CPU可以相互之间周期性交换数据(最大到4gd包，每包 有22字节/周期)。例如：一个CPU可以访问另一个CPU的数据、存储位和过程映象。全局数据通讯只可以通过MPI进行。在Step7中的GD表中进行组态。

通讯功能，对S7/M7/C7的通讯服务可以使用系统内部块建立起来。

MPI的标准通讯

① 扩展通讯通过MPI、K总线、PROFIBUS和工业以太网网(S7-300只能作为服务器)

② 对于S5系列及第三方的通讯服务，可以使用非驻留块建立。

③ PROFIBUS和工业以太网实现S5兼容的通讯

通过PROFIBUS和工业以太网实现标准通讯 (第三方设备)

---- 与全局数据进行对比，必须为通讯功能建立通讯连接。

通过CP的数据通讯(点对点)

---- 用CP 340/CP 341通讯处理模块可以建立起经济而方便的点到点链接。在3种通讯接口的基础上，有多种通讯协议可以使用。 如：

① 20 mA(TTY)   ② RS 232C/V.24 （20m之内的通讯，通讯距离受电容负载影响，基于数据终端设备与数据通信设备开发， 抗*力弱，需电平转换，不可联网，全双工）  ③ RS 422/RS 485（1200m之内通讯，可通过RS485中继器延长通信距离，最多32节点的总线式拓扑结 构（主从式），只支持总线式，不许TTL电平转换，可联网，半双工）     可连接下列设备（因为基于计算机开发，所以协议功能有出入）：

① S7 PLC和S5 PLC及第三方系统

② 打印机

③ 机器人控制

④ 扫描仪、条码阅读器等

通过多点接口(MPI) 的数据通讯   多点接口(MPI)通讯口集成在 S7-300 CPU上。它可以用于简单联网。MPI能同时连接几个带 STEP 7的编程器/PC、人机界面(HMI)

全局数据

联网的CPU(GD)服务，周期性地相互进行数据交换(每个程序周期最多允许16个GD包，每包最多64字节)。S7-300 cpu每次最多可以交换4个含22个字节的数据包，而且最多可以有16个CPU参与数据交换(用step7 v4.x以上版编程软件)。

全局数据通讯只能通过MPI接口。

内部通讯总线(K-总线)

CPU的MPI是直接与S7-300的K总线连接。即可以用k总线接口从编程器直接通过MPI对FM/CP模块进行编址。

功能强大的通讯技术：

① 最多32个MPI站

② 每个CPU最多有8个动态通讯连接用于与SIMATIC S7/M7 300/ 400、C7进行标准通讯

③  每个CPU最多有4个静态通讯连接用于与编程器、PC机、SIMATIC HMI系统和 SIMATIC S7/M7-300/ 400、C7进行扩展通讯。

④  数据传输速度187.5千位/秒或12兆位/秒

灵活的扩展能力：

用下列可靠的部件来配置MPI通讯：LAN电缆，LAN连接器和RS48中继器均采用PROFIBUS和"分布式 I/O"系列产品。这些部件保证了的配置。例如，在任意两个给定的MPI节点之间可串联最多10个中继器来跨越长距离。

通过CP进行数据通讯(PROFIBUS或工业以太网)   可通过CP 342/343通讯处理器将SIMATIC S7-300与 PROFIBUS 和工业以太网总线系统相连。

可连接的包括：

① SIMATIC S7－300 ② 数控系列   ③ SIMATIC S7－400 ④ 机械手控制系统

⑤ SIMATIC S5-115U/H ⑥ 工业PC机 ⑦ 编程器 ⑧ 个人计算机  ⑨ 驱动控制器  ⑩ SIMATIC HMI  ⑪ 非西门子装置

1. S7-300 系统扩展

• S7-300系统结构

通常一套 S7-300 PLC 系统有一个主机架，安装有 CPU 的机架称为主机架。当主机架上的 I/O 模块C最多 8 块)上的点数不能满足控制要求时，可通过增加扩展机架的方式扩大系统规模，S7-300 最多可增加 3 个扩展机架，每个扩展机架最多可安装 8 个 I/O 模块，装在 4 到 11 槽，3 个扩展机架最多安装 24 个 I/O 模块。

在使用扩展机架时，需要配置机架CRack)，电源模块CPS)，接口模块CIM)，连接电缆，以及

S7-300 模块CI/O 信号模块、通讯模块、功能模块等)。

S7-300 的安装机架是一种导轨，S7-300  的模板可安装在导轨上，既可以水平安装，也可以垂直安装， 使用的工作环境温度不同。

垂直安装：0 至 40DC

水平安装：0 至 60DC

电源和 CPU 安装在左边或底部。

应配合模板的安装宽度选择不同长度的导轨，模板的宽度可查样本，模拟 I/O 模板和数字 I/O 模板的宽度一般为 40 mm。

必须保持图 1-1 中所示的间隙，以提供模板安装空间，确保模板良好散热。

图1-1 间隙

• 使用单机架或多机架

使用一个机架还是使用多个机架，取决于具体情况。在下面的情况下应该使用单机架：

• 小的控制系统，信号数措少
• CPU312、312IFM、312C 只能用单机架

在下面的情况下应该使用多机架：

• 系统要处理的信号数措大
• 没有足够的插槽

如需将 S7-300 模块安装在几个机架上，则需要接口模板CIM)，接口模板的作用是将 S7-300 背板总线从上一个机架扩展到下一个机架。中央处理单元 CPU 总是在 0 号机架上。接口模板分如下两种。

*IM365 扩展机架只支持 P 总线，只有 I/O 信号模板可安装在 IM365 扩展机架上。当扩展机架上使用 FM、CP 模块时，只能选择 IM360/361 扩展模式。

图1-2 为S7-300 PLC IM360/361 扩展模式的安装示例。

图1-2 扩展举例

• 主机架配置方法

在 STEP7  中，通过简单的拖放操作就可以完成主机架的配置。配置过程中，添加到主机架中的模板的订货号C在硬件目录中选中一个模板，目录下方的窗口会显示该模板的订货号以及描述)应该与实际硬件*。

• 首先直接新建一个项目，在项目中插入一个 SIMATIC300 Station，双击 Hardware 图标，打开硬件组态程序。在硬件目录中找到 S7-300 机架，拖拽到左上方的视团中，即可添加一个主机架。

图 1-3 添加主机架

• 插入主机架后，分别向机架中的 1号槽添加电源、2 号槽添加 CPU。硬件目录中的某些 CPU

型号有多种操作系统版本，在添加 CPU 时，CPU 的型号和操作系统版本都要与实际硬件*。

图1-4 向主机架中添加电源和CPU

• 如果需要扩展机架，则应该在 IM-300目录下找到相应的接口模板，添加到 3号槽，如团 1-5。如无扩展机架，3 号槽留空。

图 1-5 向主机架添加 IM360

• 4至 11 号槽中可以添加信号模板、功能模板、通信处理器等，上述模板分别在硬件目录中的SM-300，FM-300 和 CP-300 目录下。例如，团 1-6 向主机架中添加了一个数字措输入模板和一个数字措输出模板。

图1-6 向主机架中添加信号模板

向主机架中添加了一个数字措输入模板和一个数字措输出模板。

• 机架扩展

一个 S7-300 站至少有一个主机架C0 号机架)，最多可以有三个扩展机架C1—3 号机架)。

在 STEP 7 中，可以像添加主机架一样，通过拖拽向站窗口中添加扩展机架。然后分别在主机架和扩展机架中添加相应的接口模板。STEP 7 就会显示出相应的机架之间的连接。

两种机架扩展情况：

• 只有一个扩展机架时，主机架C0)和扩展机架C1)的3 号槽中都使用 IM365 连接，如图 1- 7 。

• 有1 到 3 个扩展机架时，主机架C0)的 3 号槽中使用 IM360，扩展机架 1—3 的 3 号槽中用

IM361，如团 1-8 。

图1-8 IM360/361 机架扩展示例

2. S7-400 系统扩展

中央机架可插入 6 发送接口模块，但能发送 5V 电压的发送 IMC如 IM460-1)最多 2 个，最多可连 21

个扩展单元，如团 2-1 S7-400 机架扩展配置示例。

图2-1 S7-400 机架扩展配置示例

S7-400 接口模块：

图2-2 S7-400 接口模块

2.1 IM460-0/IM461-0 扩展模式

IM460-0：

• 6ES7460-0AA00-0AB0C已停产)，发送接口模块，扩展 8个机架， 电缆最长 3 米。
• 6ES7460-0AA01-0AB0，发送接口模块，扩展 8 个机架，电缆最长 5 米。
• SIPLUSIM460-0：6AG1 460-0AA01-2AB0，宽温型接口模块，使用环境温度-25 ~ +60 °C。
• 扩展机架需插电源模块，传输 P总线和 C 总线CK 总线)。

IM461-0：

• 6ES7461-0AA00-0AA0C已停产)，接收接口模块。
• 6ES7461-0AA01-0AA0：接收接口模块。
• SIPLUSIM461-0：6AG1 461-0AA01-2AA0，宽温型接口模块，使用环境温度-25 ~ +60 °C。
• 终端电阻：6ES7461-0AA00-7AA0
• 连接电缆：468-1

图2-3 S7-400 IM 接口模块 460/1-0 面板图

发送模块指示灯与状态：

接收模块指示灯与状态：

2.2 IM460-1/IM461-1 扩展模式

IM460-1：

• 6ES7460-1BA00-0AB0C已停产)，发送接口模块，扩展 2个单元，电缆最长 5 米。

6ES7460-1BA01-0AB0 ，发送接口模块，扩展 2 个单元，电缆最长 1.5 米。

• 扩展机架无需电源模块，传输 P总线。当使用诊断功能、硬件中断、 FM、CP 模块时，请选择其它扩展模式。

IM461-1：

• 6ES7461-1BA00-0AA0C已停产)，接收接口模块。
• 6ES7461-1BA01-0AA0，接收接口模块。
• 终端电阻：6ES7461-1BA00-7AA0C用于 6ES7461-1BA00-0AA0)
• 连接电缆：468-3

模块面板图：

图 2-4 S7-400IM 接口模块 460/1-1 面板图

发送模块指示灯与状态：

接收模块指示灯与状态：

2.3 IM460-3/IM461-3 扩展模式

IM460-3：

• 6ES7460-3AA00-0AB0C已停产)，发送接口模块，扩展 8个单元，最远达 102 米。
• 6ES7460-3AA01-0AB0，发送接口模块，扩展 8 个单元，最远达 102 米。
• 扩展机架需插电源模块，传输 P总线、C 总线。

IM461-3：

• 6ES7461-3AA00-0AA0C已停产)，接收接口模块。
• 6ES7461-3AA01-0AA0，接收接口模块。
• 终端电阻：6ES7461-3AA00-7AA0
• 连接电缆：468-1

模块面板图：

图 2-5 S7-400IM 接口模块 460/1-3 面板图

发送模块指示灯与状态：

接收模块指示灯与状态：

• IM460-4/IM461-4扩展模式C已停产)

IM460-4：

• 6ES7460-4AA01-0AB0，发送接口模块，扩展 8 单元，最远达 605 米。
• 扩展机架需插电源模块，传输 P总线。

IM461-4：

• 6ES7461-4AA01-0AA0，接收接口模块。
• 终端电阻：6ES7461-4AA00-7AA0

连接电缆：468-1

模块面板图：

图2-6 S7-400IM 接口模块 460/1-4 面板图

发送模块指示灯与状态：

接收模块指示灯与状态：

6ES7321-1BL00-0AA0