西门子模块6SL3120-1TE32-0AA3

西门子模块6SL3120-1TE32-0AA3

S7-1500 配有各种通信接口：

• PROFINET IO IRT 接口（2 端口交换机），集成在 CPU 中；
  用于获得确定的响应时间和高设备精度。

• 通信处理机，用于连接到 PROFIBUS，工业以太网和 PROFINET 总线系统。

• 用于点到点连接的通讯模块。

CPU 1515 PN 具有一个附加的集成 PROFINET 接口，其具有单独的 IP 地址，例如，用于网络分离或连接其他 PROFINET IO 设备。对于 CPU 1516-3 PN/DP，可通过该集成 PROFIBUS 接口来连接 PROFIBUS 节点。通过一个 PROFIBUS CM，可方便地对不带集成 PROFIBUS 接口的 CPU 进行扩展。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过集成的 PROFINET 接口连接到 PROFINET IO 总线系统，可实现具有确定响应时间和高精度设备性能的分布式自动化配置。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 处理与集中式 I/O 处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• SIMATIC ET 200（通过带有 PROFINET 接口的 CPU）

以下可作为智能设备或设备连接：

• 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（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• ET 200 分布式 I/O 设备

• 作为直接按键模块运行的人机界面设备

• 现场设备

通过 PROFIBUS DP 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通讯模块,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

• SIMATIC S7-1500 
  （通过带 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模块的 CPU）

• SIMATIC S7-300 
  （使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S7-400 
  （使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带 IM 308

• SIMATIC 505

以下设备可作为普通从站或智能从站来连接：

• 分布式 I/O 设备，例如 ET 200

• 现场设备

• 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（仅通过 CP 443-5）

• SIMATIC S7-1500（只能通过 CP/CM 1542-5）

不过，安装有 STEP 7 的编程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板仅使用部分通过 PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。

通过以太网的数据通信

S7-1500 可通过集成 PROFINET 接口或通过通信模块连接到工业以太网总线系统。可连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 编程设备

• PC、工业 PC

• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统

• 数控

• 机械手控制装置

• 驱动控制装置

• 其它厂商的设备

支持的协议：

•  TCP/IP

• ISO-on-TCP (RFC1006)

• UDP

• SNMP

• DCP

• LLDP

• HTTP

• HTTPS

• MODBUS TCP

• OPC UA

工业以太网通信处理器 CP 1543-1 提供了以下附加功能：

• 1 Gbit 接口

• 支持 IPv6

• 安全性：通过硬件识别、IP/MAC 访问列表、防火墙、VPN 隧道进行访问保护

• 通过 ISO 协议与 S5 系统通信

• FTP（客户端/服务器），电子邮件，SNMPv1 / v3

通过 PROFIBUS 的数据通信

SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。可连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 编程设备

• PC、工业 PC

• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统

• 数控

• 机械手控制装置

• 驱动控制装置

• 其它厂商的设备

通过点到点通信模块进行数据通信

通过点到点通信模块，可实现功能强大的点到点连接。例如，可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统

• 扫描仪、条形码阅读器、识别系统

• 机械手控制装置

• 打印机

支持的协议：

• Freeport：适用于通用通信的用户可设置报文格式

• 3964(R) 可提高传输可靠性

• Modbus RTU 主站

• Modbus RTU 从站

• USS，通过指令实现

接口性质：

• RS 232 带辅助信号

• RS 422 用于全双工连接

• RS 485 用于半双工和多点连接

• 传输速率为 300 - 115 200 bit/s

• 通过 Sub D 连接器进行连接

功能

提供有大量功能，支持用户的 SIMATIC S7-1500 编程、调试和维护等工作。

• 性能

• 指令处理速度更快, 取决于 CPU 型号、语言扩展和新的数据类型

• 代码生成得到优化，响应时间显著缩短

• 集成技术

• 通过标准 PLCopen 运动控制块，简便、快速地对运动序列进行编程

• 运动控制功能支持速度控制轴、定位轴、相对同步操作（在没有位置同步规范的条件下实现同步）以及外部编码器、凸轮和探头。

• CPU 技术中还集成了诸如同步操作（利用位置同步规范进行同步）凸轮和和用于控制运动系统等扩展的运动控制功能。

• 方便的诊断和调试工具提供了驱动器调试支持

• 向组态系统和人机界面自动发送报警消息：简化的故障排除步骤节省了调试时的时间与工作量。

• 等时同步模式

• 将分布式信号采集、信号传输和程序执行与具有恒定总线循环时间的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环进行同步耦合：
  采集输入信号并进行处理，按固定时间间隔（恒定总线循环时间）将输出信号输出。同时创建了前后一致的部分过程图像。

• 由于分布式 I/O 以恒定总线循环时间进行同步信号处理，可实现精确可重现的确定过程响应时间

• 在分布式自动化解决方案中，SIMATIC S7-1500 还可促进高速处理操作，并可实现*精度和重现性。这意味着可在提供且恒定的质量的同时提高产量。

• 提供了用于完成运动控制、测量值采集、高速控制等复杂任务的全面组件。

• 集成安全功能

• 通过密码进行知识保护，防止未经授权而读取和修改程序块（与 STEP 7 相结合）

• 通过复制保护
  来提高保护程度，防止未经授权而复制程序块：通过复制保护，可将 SIMATIC 存储卡上的程序块与其序列号绑定，以便只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时，该程序块才可运行。

• 4 级授权方式：
  可向用户组分配不同访问权限。通过新的保护级别 4，还可以限制与 HMI 设备之间的通信。由于操作保护得到改进，控制器可以检测到组态数据的更改或未经允许的传输。

• 设计与操作

• 带集成显示屏的 CPU：
  用于方便地分析集中和分布式模块的状态，或不使用编程设备而设置或更改 IP 地址。系统诊断信息和用户报警在显示屏上以普通文本形式显示，有助于快速有效地响应产生的错误消息。菜单和消息文本在显示屏上可以多种语言显示。

• 集成系统诊断

• 显示屏上、TIA Portal 中、操作员面板上以及 Web 服务器上以纯文本形式一致显示系统诊断信息（甚至能显示来自变频器的消息），即使 CPU 处于停止模式也会进行是可能的。此功能是作为一个系统功能集成在 CPU 固件中，无需由用户单独组态。若配置了新硬件组件，则自动更新诊断信息。

• 通过质量信息，直接在用户程序中进行简单快速的诊断：
  通过激活模块的质量信息 (QI)，可直接在用户程序中查询和评估所提供过程值的有效性。此时，访问是通过过程映像并使用简单二进制或加载命令进行的。先决条件是可在 TIA Portal 中对模块进行诊断，并对质量信息进行组态。

• 支持 SIMATIC ProDiag S7-1500 – 用于轻松创建机器诊断与工厂诊断。它提升了可用性，并支持就地的故障分析和故障排除功能。

• 通过 SIMATIC STEP 7 Professional V12 组态软件进行组态

• SIMATIC S7-1500 控制器系列可在 Totally Integrated Automation Portal 平台中使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本来编程。SIMATIC STEP 7 Professional V12 是 SIMATIC S7-1500 的直观组态系统。

• 兼容性

• 移植：
  与 SIMATIC STEP 7 Professional V12 集成的一个移植工具可帮助从 S7-300/S7-400 切换到 S7-1500 控制器，并自动转换程序代码。无法自动转换的程序代码将会记录下来，并可以手动进行调整。客户支持页面的下载区域中还以独立工具的形式提供了该移植工具。STEP 7 V11 项目可在兼容模式下继续和 STEP 7 V12 组合使用 。S7-1200 程序也可以通过复制/粘贴手段转移至 S7-1500

• SIMATIC 存储卡(用来运行 CPU)

• SIMATIC 存储卡用作插入式装载存储器，或用于更新固件。STEP 7 项目（包括注释和符号、附加文件或 csv 文件（用于配方和归档））也可存储在 SIMATIC 存储卡上。可通过用户程序和 SIMATIC 存储卡上的系统函数来创建数据块，并存储或读取数据。

• Safety Integrated（S7-1500F / TF控制器的选项）

• “STEP 7 Safety Advanced"选件包； 
  用于对 S7-1500F / TF 控制器的安全相关程序部分进行编程。
  选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块

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网络传输媒介及连线设备

网络上数据的传输需要有“传输媒体"，这好比是车辆必须在公路上行驶一样，道路质量的好坏会影响到行车的安全舒适。同样，网络传输媒介的质量好坏也会影响数据传输的质量，包括速率、数据丢失等。

常用的网络传输媒介可分为两类：一类是有线的；一类是无线的。有线传输媒介主要有同轴电缆、双胶线及光缆；无线媒介有微波、无线电、激光和红外线等。

一、同轴电缆（Coaxial cable）及有关设备

同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆，这种电缆在实际应用中很广，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层。如图1所示。

图1

由于同轴电缆绝缘效果佳，频带也宽，数据传输稳定，价格适中，性价比高，是局域网中普遍采用的一种媒介。经常提到的10BASE-2以太网就是使用细同轴电缆组网的。

使用同轴电缆组网，需要在两端连接50欧的反射电阻，这就是通常所说的终端匹配器。

同轴电缆组网的其它连接设备，细缆与粗缆的不尽相同。即使名称一样，其规格大小也有差别。

1、细缆连接设备及技术参数

采用细缆组网，除需要电缆外，还需要BNC头、T型头及终端匹配器等。如图2。同轴电缆组网的网卡必须带有细缆连接接口（通常在网卡上标有"BNC"字样）。

下面是细缆组网的技术参数：

• 最大的干线段长度；185米

• 最大网络干线电缆长度：925米

• 每条干线段支持的最大结点数：30

• BNC、T型连接器之间的最小距离：0.5米

2、粗缆连接设备

包括转换器、DIX连接器及电缆、N－系列插头、N－系列匹配器，如图3。使用粗缆组网，网卡必须有DIX接口（一般标有DIX字样）。

下面是采用粗缆组网的技术参数：

• 最大的干线长度：500米

• 最大网络干线电缆长度：2500米

• 每条干线段支持的最大结点数：100

• 收发器之间的最小距离：2.5米

• 收发器电缆的最大长度：50米 

二、双绞线（Twisted-pair）

双绞线是由两条导线按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有颜色来标记，如图4所示。成对线的扭绞旨在使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。双绞线按其电气特性分级或分类。

图4

EIA/TIA（电气工业协会/电信工业协会）第一类双绞线通常在LAN技术中不使用,主要用于模拟话音。

EIA/TIA第二类可用于综合业务数据网（数据），如数字话音、IBM3270等。这两类双绞线在LAN中很少使用。

EIA/TIA第三类双绞线是一种24WG的四对非屏蔽双绞线,符合EIA/TIA568标准中确定的100欧姆水平步线电缆的要求，可用来进行10Mbps和IEEE802.3 10Base-T的话音和数据传输。

EIA/TIA第四类双绞线在性能上比第三类有一定改进,适用于包括16Mbps令牌环局域网在内的数据传输速率。其传输特性满足EIA/TIA Technical Services Bulletin 定义的第四类电缆的规范，也满足NEMA和UL　Twisted-pair Qualification Program定义的规范。这类双绞线可以是UTP，也可以是STP。

EIA/TIA第五类双绞线是24AWG的4对电缆，比100欧姆低损耗电缆具有更好的传输特性，并适用于16Mbps以上的速率，最高可达100Mbps。150欧姆STP是另外一种高性能屏蔽式22AWG或24AWG的电缆，它支持的数据传输速率可达100Mbps或更高，并支持600MHz频带上的全息图象。

使用双绞线组网，网卡必须带有RJ45接口，另外还需要一个非常重要的设备----集线器HUB。图5是RJ45接头示意图。

图5

根据AT&T接线标准，双绞线与RJ45接头的连接方法在10BASE-T和100BASE-T是相同的。它需要4根导线通信，两条用于发送数据，两条用于接收数据，如图6。

图6

注意，在接线时，一定要按线的颜色对应接线，否则会使通信不稳定。

双绞线（10BASE-T）以太网技术规范可归结为5-4-3-2-1规则：

• 允许5个网段，每网段最大长度100米

• 在同一信道上允许连接4个中继器或集线器

• 在其中的三个网段上可以增加节点

• 在另外两个网段上，除做中继器链路外，不能接任何节点

• 上述将组建一个大型的冲突域，最大站点数1024，网络直径达2500米

上述规则只是一个粗略的设计指南，实际的数据因厂家不同而异，现在的集线器一般可以级链7层。双绞线组网的基本要求是网络部件间延时满足如下公式：

（中继器延时 + 电缆延时 + 网卡延时×2）×2 < 51.2ms

利用双绞线组网，可以获得良好的稳定性，在实际应用中越来越多。尤其是近年来，快速以太网的发展，利用双绞线组建不须再增加其它设备，因此被业界人士看好。

三、光纤（Fiber Optical Cable）

组建快速网络，光纤是选择。光缆是由许多细如发丝的塑胶或玻璃纤维外加绝缘护套组成，光束在玻璃纤维内传输，防磁防电，传输稳定，质量高，适于高速网络和骨干网。如图7所示。

图7

利用光缆连接网络，每端必须连接光/电转换器，另外还需要一些其它辅助设备。基于光缆的网络，国际标准化组织ISO制定了许多规范，具体如下：

• 10BASE-FL

• 10BASE-FB

• 10BASE-FP

其中10BASE-FL是使用*泛的数据格式，下面是其组网规则：

• 最大段长： 2000M

• 每段最大节点（NODE）数：2

• 每网络最大节点（NODE）数： 1024

• 每链的最大HUB数：4

表1是三种传输媒介的比较。

表1 同轴电缆、双绞线、光缆的性能比较

四、无线媒体

上述三种传输媒体的有一个共同的缺点，那便是都需要一根线缆连接电脑，这在很多场合下是不方便的。无线媒体不使用电子或光学导体。大多数情况下地球的大气便是数据的物理性通路。从理论上讲，无线媒体最好应用于难以布线的场合或远程通信。无线媒体有三种主要类型：无线电、微波及红外线。下面我们主要介绍无线电传输介质。

无线电的频率范围在10KHz-16KHz之间。在电磁频谱里，属于“对频"。使用无线电的时候，需要考虑的一个重要问题是电磁波频率的范围（频谱）是相当有限的。其中大部分都已被电视、广播以及重要的政府和军队系统占用。因此，只有很少一部分留给网络电脑使用，而且这些频率也大部分都由国内“无线电管理委员会（无委会）"统一管制。要使用一个受管制的频率必须向无委会申请许可证，这在一定程度上会相当不便。如果设备使用的是未经管制的频率，则功率必须在1W以下，这种管制目的是限制设备的作用范围，从而限制对其它信号的干扰。用网络术语来说，这相当于限制了未管制无线电的通信带宽。下面这些频率是未受管制的：

• 902 ～ 925MHz

• 2.4GHz(全球通用)

• 5.72 ～ 5.85 GHz

无线电波可以穿透墙壁，也可以到达普通网络线缆无法到达的地方。针对无线电链路连接的网络，现在已有相当坚实的工业基础，在业界也得到迅速发展