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西门子总代理
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S7通信
S7通信概述
1. 连接的基本概念
数据通信协议可以分为面向连接的协议和无连接的协议，前者在进行数据交换之前，必须与通信伙伴建立连接，后者用于发送单个消息。
这两种协议在安全性方面有较大的区别，它们具有不同的传输效率。面向连接的协议具有较高的安全性，与无连接协议相比，在上层计算机中需要进行更多的处理。
连接是指两个通信伙伴之间为了执行通信服务建立的逻辑链路，而不是指两个站之间用物理媒体(例如电缆)实现的连接。连接相当于通信伙伴之间一条虚拟的“专线”，它们随时可以用这条“专线”进行通信。一条物理线路可以建立多个连接。
如果交换的信息非常重要，或者需要保证传输数据的完整性，应使用面向连接的协议。为了确保正确地建立连接，连接的一方必须是主动的，另一方是被动的，否则无法建立连接
无连接协议传输的信息单元相当于电报报文，它们通常是一种独立完整的消息，有时也被称为数据报文。
2. 动态连接和静态连接
连接分为不需要组态的动态连接和需要组态的静态连接。
(1)不需要组态的动态连接
PG(编程器)通信和S7基本通信不需要对连接组态，这种连接也称为动态连接，S7基本通信将在14.3节介绍。
(2)需要组态的静态连接
S7连接属于需要组态的连接，这类连接用STEP7集成的网络组态工具NetPro组态。组态的连接一经建立会一直保持，可以实现快速的通信，称为静态连接。与同一个通信伙伴可以建立多个连接，CPU和CP同时可以使用的连接的数量受到与其型号有关的连接资源的限制。
在组态连接时，应指定通信伙伴和连接类型，以及连接的特殊属性。组态时将为每个连接自动分配一个唯一的“本地标识符”(本地ID)。在调用通信块时，需要使用本地标识符。
3.客户机与服务器
基于连接的通信分为单向通信和双向通信。在双向通信中，通信双方都需要调用通信块，一方调用发送块来发送数据，另一方调用接收块来接收数据。
与双向通信不同，单向通信只需要通信的一方编写通信程序。编写通信程序一方的CPU 为客户机(Client)，不需编写通信程序一方的CPU为服务器(Server)。客户机是向服务器
请求服务的设备，它是主动的，需要调用通信块对服务器的数据进行读、写操作。服务器是提供特定服务的设备，服务经客户机要求启动。服务器是通信中的被动方，通信功能由它的操作系统执行。
4. S7通信
S7通信是专为SIMATICS7和C7优化设计的通信协议，提供简明、强有力的通信服务。所有S7和C7PLC都集成了S7通信服务，通过S7服务，用户程序可以读取或改写通信伙伴的数据。S7-300/400PLC广泛地使用S7通信，它主要用于S7-300/400 CPU之间的主-主通信、CPU与功能模块(FM)之间、CPU与西门子人机界面TP/OP(触摸屏/操作员面板)和组态软件 WinCC 之间的通信。
S7通信可以用于工业以太网、PROFIBUS或MPI网络。这些网络的S7通信的组态和编程方法基本上相同。
S7系统的设备可以实现下列S7功能(与设备的型号有关，有的只能实现部分功能)：
1)编程、测试、调试和诊断S7-300/400PLC的全部STEP7在线功能。
2)自动地与HMI(人机界面)交换数据。
3)S7站点之间的数据传输。
4)读、写别的S7站点的数据，通信伙伴不需要编写通信程序。
5)控制通信伙伴CPU的停止和起动。
6)监视通信伙伴CPU的运行状态。
5. 用于数据交换的S7通信的SFB/FB
用于数据交换的S7通信的SFB/FB见表4-1。在S7单向连接中，客户机调用单向通信功能块GET和PUT，读、写服务器的存储区。S7-400可以调用SFB8/SFB9和SFB12/SFB13，进行双向通信。
表 4-1 用于S7通信数据交换的SFB/FB
PROFIBUS的结构与硬件
PROFIBUS 是目前国际上通用的现场总线标准之一，它以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持，被纳入现场总线的****IEC61158。PROFIBUS 于2006年10月成为我国首个现场总线国家标准(GB/T20540-2006)。
PROFIBUS是不依赖生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可以通过同样的接口交换信息。PROFIBUS可以用于分布式I/O设备、传动装置、PLC和基于PC(个人计算机)的自动化系统。
PROFIBUS 技术是唯一可以满足两类通信应用(制造业和过程工业应用)的现场总线。PROFIBUS在IEC61158中称为类型3，PROFIBUS的基本部分称为PROFIBUS-VO。在2002年新版的IEC61158中增加了PROFIBUS-V1、PROFIBUS-V2和RS-485IS等内容。新增的PROFINET规范作为IEC61158的类型10。
PROFIBUS简介
PROFIBUS协议主要由3部分组成∶PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS.
1.PROFIBUS-DP
DP是Decentralized Periphery(分布式外部设备)的缩写。PROFIBUS-DP(简称为DP)主要用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信，特别适合于PLC与现场级分布式I/O 设备之间的快速循环数据交换。DP是PROFIBUS中应用*广的通信方式。
PROFIBUS-DP用于连接下列设备PLC、PC和HMI设备分布式现场设备，例如SIMATICET200和变频器等设备(见图2-1)。PROFIBUS-DP的响应速度快，很适合在制造业使用。
作为PLC硬件组态的一部分，分布式I/O(例如ET 200)用STEP7来组态。通过供货方提供的GSD文件，可以用STEP7将其他制造商生产的从站设备组态到网络中。
有的S7-300/400 CPU配备有集成的DP接口，S7-200/300/400也可以通过通信处理器(CP)连接到PROFIBUS-DP。
2. PROFIBUS-PA
PA是Process Automation(过程自动化)的缩写。PROFIBUS-PA用于PLC与本质安全系统的过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，特别适合于过程工业使用。PROFIBUS-PA 功能集成在起动执行器、电磁阀和测量变送器等现场设备中(见图2-2)。
PROFIBUS-PA由于采用了IEC 1158-2标准，确保了本质安全和通过屏蔽双绞线电缆进行数据传输和供电，可以用于防爆区域的传感器和执行器与中央控制系统的通信。
PA设备可以在下列防爆区域运行:
图 2-2 PROFIBUS-PA
Zone 0∶ 危险的瓦斯气体经常或长期存在的区域。
Zone 1∶在正常运行期间，有可能存在危险的瓦斯气体的区域。
Zone 2∶ 不希望在正常运行;期间存在危险的瓦斯气体的区域。
传感器/执行器安装在生产现场，而耦合器和控制器等设备则安装在控制室内。即使总线上的设备不在危险现场，也必须通过适当的结构保证它们的本质安全特性。使用DP/PA 耦合器和DP/PA链接器，可以将PROFIBUS-PA设备很方便地集成到PROFIBUS-DP网络中。
PROFIBUS-PA的组态、编程与故障诊断的方法将在第9章介绍。
3. PROFIBUS-FMS
FMS是Field Message Specification(现场总线报文规范)的缩写，用于系统级和车间级不同供应商的自动化系统之间交换过程数据，处理单元级(PLC和PC)的多主站数据通信。
PROFIBUS-FMS定义了主站与主站之间的通信模型，它使用7层OSI模型的第1、2层和第7层。
S7-300/400使用通信FB来实现FMS服务，用STEP7组态FMS静态连接来发送和接收数据。PROFIBUS-FMS已经基本上被以太网通信取代，现在很少使用。
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