S7-300/S7-400的通信与组网

    S7-300和S7-400在我国现代化企业中应用很广。一般来说，对于不同的控制系统和应用，要求对PLC有不同程度的通信能力。S7-300/S7-400可以通过MPI接口组成PLC网络，也可以采用现场总线构成基于PROFIBUS的PLC网络，还可以采用各种专用的通信处理器的模块构成不同应用不同层次的PLC网络，并与S7-200PLC外部设备或其他厂家的PLC进行通信。    1．通过MPI接口构成PLC网    MPI网符合RS-485标准，具有多点通信的能力，可以连接不同的CPU或设备。S7-300和S7-400PLC的CPU模块都有MPI接口，在MPI网的S7协议支持下可以进行数据交换。因此可以把编程器、S7系列的PLC或其他具有MPI接口的设备连接起来，构成一个MPI网，完成PLC的各种操作功能，如在线编程、程序下载或在线监控等。    另外，构成的MPI网可以以全局数据通信的方式实现同一分支网S7系列PLC的CPU问的通信。所谓全局数据(GD)通信是指在MP1分支网上有多个CPU，其中至少有一个是数据的发送方，其余的为数据的接收方，发送、接收的数据称为全局数据或数据块。    GD块分别存放在发送方和接收方的存储器中，放在发送方的称为发送GD块，接收方的称为接收GD块。这样就建立起发送方和接收方存储器间的映射关系。在PLC的操作系统软件的控制下，发送方在它的循环扫描的末端发送GD，接收方PLC在它的循环扫描的起始端开始接收GD。因此发送GD块中的信号状态会自动影响接收GD块；接收方PLC对接收GD块的访问就相当于对发送GD块的访问。这样就实现了PLC间的通信    S7-300/S7-400的MPI接口全局数据通信的性能如表10.7所示。可以看出，多点接口的MPI适用于小范围的通信网。    表10.7    S7-300/S7-400 MPI接口全局数据通信性能
    2．采用专用的通信处理器模块进行联网    PLC的生产厂家为使自己的产品能适应通信和联网的需要，生产了许多的通信处理器模块。例如，S7-300系列PLC的通信处理模块有CP3340、CP342-5、CP343-FMS等，S7-400系列PLC的通信处理器模块有CP441-1、CP443-1、CP443-5等。    这些模块有些是为解决点到点连接的串行通信而设计的，有些是为用于高速现场总线控制系统而设计的。虽然它们在结构、使用的目的、功能方面各不相同，但其最基本的功能都是通信。    以下以CP342-5为例介绍通信处理器模块的基本特点。CP342-5是一个智能化的通信模块，用于将SIMATIC S7-300等连接到基于PROFIBUS-DP的现场总线控制系统中，作为主站／从站的接口模块，可以有效地分担了PLC CPU通信的任务。    CP342-5有多种功能，不仅有PROFIBUS-DP通信的功能，而且还有S7系列PLC的通信和S5兼容的通信功能，它有以下的特点。    ·结构紧凑，安装方便。CP342-5使用9针D型插座连接器，连接到PROFIBUS总线，直接安装S7-300的DIN标准导轨上，通过总线连接器与相邻模块连接，工作不需要风扇，也无需后备电源。    ·可以使用STEP7或PROFIBUS的NCMS7软件对CP342-5进行配置。从STEP7/NCMS7 5.0版本开始CP342-5模块的配置数据可以按需要存放在CPU中，即使掉电也不会丢失。因此通信处理模块更换后，无需用编程器重新下载配置参数，CPU启动后，会自动将配置参数传送到通信处理器模块。    ·有多种的通信功能。除了能连成现场总线控制系统外，还可以有S7通信功能。所谓S7通信功能是指：利用该模块可以在S7系列PLC之间通信，可以与编程器和工控计算机相连，以及与具有人机接口的操作面板相连，所有连到网上的S7站都可以进行远程编程和远程组态。    3．工业以太网    随着自动控制、计算机、通信、网络技术的发展，信息交换的网络正迅速覆盖从工厂的现场设备到控制、管理的各个层次，从工段、车间、工厂到企业集团，这些导致了当前企业网络不同层次间的数据传送的数据通信已变得越来越复杂了。人们对工业局域网的开放性、互联性、带宽等方面提出了更高的要求，应用传统的现场总线的工业控制网已无法实现企业管理自动化与工业控制自动化的无缝接合，技术上早已成熟的以太网自然就成为人们的首选对象。    20世纪70年代末期推出的以太网产品发展到现在已获得了空前的发展。快速以太网产品得到广泛应用，早期阻碍以太网应用与实时控制的难点已被解决了，一种采用交换和快速以太网技术的工业以太网已经成为工业控制系统的一种新的工业通信网。    工业以太网有以下的一些优点。    ·以太网可以满足控制系统各个层次的要求使企业信息网与控制网得以统一。    ·可使设备的成本下降，以太网网卡价格要低于其他控制网的网卡。    ·有利于企业工程人员的学习和管理，几乎每家企业都具备有以太网维护能力的人员，无需再专门学习。    ·易于与其他网（如Intemet）集成。    西门子公司已将工业以太网运用于工业控制领域，用ASI、PROFIBUS和工业以太网可以构成监控系统。在实际应用中，是否采用MPI网、PROFIBUS或工业以太网，要取决于实际的应用。