西門子SINAUT ST7，TIM 4R-IE 通訊模塊

6NH7800-4BA00 SINAUT ST7，TIM 4R-IE 通訊模塊針對 SIMATIC S7-300，S7-400，計算機； 帶兩個 RS-232/RS-485 接口針對 SINAUT 通信通過傳統 WAN-網絡和 2 個 RJ45 接口針對 SINAUT 通訊經由 基于 IP 的網絡（WAN 或 LAN）

概述

• SINAUT 通信模塊 TIM，帶有 SIMATIC S7-300 的四個接口，或作為 S7-400 的獨立單元在廣域網 (WAN) 中使用
• 通用于 SINAUT 站、節點站和控制中心。
• 通過直接連接到 DSL 路由器的集成 MSC-VPN 隧道進行因特網通信或通過帶有附加 SIMATIC NET 組件的 IPsec VPN 進行操作
• 通過 GPRS 路由器、GPRS 調制解調器或無線電設備進行無線通信
• 通過以太網、DSL、撥號調制解調器或線路調制解調器進行有線通信
• 將現有的無線、線路和撥號技術完整地遷移到基于 IP 的網絡
• 消息幀存儲器，用于完整地記錄數據，并支持冗余通信路徑
• 簡單的組態和操作，無需專業的 IT 知識

優勢

• 通過多連接四個 SINAUT 網絡的靈活選件將現有的傳統網絡與基于 IP 的網絡組合來保護投資
• 通過獨立的設備直接連接到 DSL 路由器采用集成的 MSC-VPN 協議，可以較低的成本構建控制中心
• 由于 VPN 集成在 ST7 系統中，無需固定 IP 地址的附加服務或采用雙向數據通信的 GPRS 網絡合同。不再是由 IT 專家來執行的昂貴和復雜的 VPN 組態。
• 由于采用可能的通信路徑冗余設計，實現連接的高利用率
• 重要數據的可靠保存。在通信路徑故障或電源故障的情況下，存儲數據消息幀（約 56,000），包括 TIM 上的時間戳
• 通過快速、簡便的連接組態以及通過廣域網 (WAN) 或因特網連接與 SINAUT 數據傳輸并行進行遠程編程和診斷（PG 路由），節省時間和成本
• 無需編程器就可以更換模塊，簡化了維護

應用

• 使用獨立的中心站，對采用復雜和簡單兩種結構的水/廢水網絡進行低成本的自動化
• 控制和監視能源分配系統和供應站，如石油、天然氣或區域供暖網絡
• 全局分布式系統的預防性維護（狀態監視）
• 監視物流和交通控制系統
• 按照基本或高級安全和利用率要求連接工廠
• 在采用撥號、無線、以太網或因特網通信的混合網絡中使用

設計

TIM 4R-IE 具有 SIMATIC S7-300 設計的所有優點：

• 結構緊湊;
  寬度僅有兩個 SIMATIC S7-300 SM 標準模板寬
• 9 針 Sub-D 連接器，帶有組合 RS232/RS485 接口，用于通過合適的調制解調器連接傳統廣域網。
• 2 個 RJ-45 插口，用于連接至工業以太網，或基于 IP 的網絡；工業設計中帶附加固定套環，用來插入 IE FC RJ45 Plug 180
• 2 針端子條，用于與外部 24V DC 電源連接。
• 前 LED，用于顯示模塊的狀態和通訊狀態
• 易于安裝；
  TIM 安裝在 S7-300 安裝導軌上；
  如果作為通訊處理器集成到 S7-300 中，則它可通過隨 TIM 提供的總線接頭連接到鄰近的模板。沒有槽位規則。作為獨立設備，通過其中一個以太網端口連接到一個或多個 S7-400 CPU 或控制中心 PC。
• 可用在擴展機架 (ER)與 IM 360/361 中；
• 可不用風扇運行
• 后備電池和存儲器模塊（C-PLUG）可選擇安裝。

功能

TIM 4R-IE 的基本功能在入門章節“TIM 通訊模塊”中有說明。TIM 4R-IE 與其它類型的 TIM 不同的特殊功能為：

TIM 4R-IE 可用作獨立設備，即使無 S7-300-CPU 也能*發揮其功能。在這個獨立模式中，TIM 特別適合用作控制臺 PC（SINAUT ST7cc 或 ST7sc）或 SIMATIC S7-400 的 SINAUT 通訊處理器。通過 TIM 的兩個以太網接口之一可將其連接到 PC 或 S7-400。如控制臺冗余設計或 S7-400 可用作上位控制器，TIM 即進行 SINAUT 與連接到本地以太網的設備站點之間的通訊。

TIM 4R-IE 也可內置于 SIMATIC S7-300 系統中，用作通訊處理器，如果這些設備要求有冗余的傳輸途徑或用作節點站，這種條件下必須將兩個以上的網絡歸并。

在 TIM 4R-IE 的幫助下，所有提到的設備均可與其它 SINAUT ST7 或 ST1 通訊方數據交換，在任何冗余結合下，可操作多達 4 個 SINAUT 網絡

重要的 SINAUT 屬性 – 在鏈接中斷或相關設備故障時，將帶有時間戳的數據保存在 TIM 上 – 不僅可以用于傳統的廣域網 (WAN)，而且還可以用于基于 IP 的網絡。這樣，重要的事件、報警等信息都不會丟失，確保控制中心系統中的信息完整性。TIM 4R-IE 的可選后備電池提供了附加的安全功能，當 24 V 供電故障時，可防止所存數據報文幀的丟失。

可使用幾個 TIM 4R-IE 模塊來構建復雜控制的中心或節點站點。也可將其與 TIM 3V-IE 高級型、TIM 3 及其它 TIM 4 類型結合使用。

作為控制臺 PC 的通訊模塊，TIM 把連接 S7 的數目減少到一個（1），否則 PC 通過 IP 網絡直接連接站點時須保持所有連接。另外，TIM 可把本地以太網和 IP 網絡的站點分離開來。只允許 SINAUT 和 PG 與站點通訊。這就避免了廣域網中非廣播時不必要的數據堵塞。

在冗余控制臺中使用的 TIM 4R-IE 減少廣域網 (WAN) 中的數據量，因此減少數據量通訊網絡（例如，GPRS）的成本。如果站直接連接到冗余控制中心（不帶中心 TIM 4R-IE），為了將數據發送到兩個控制臺 PC，它們將每個消息幀發送兩次。在使用控制臺 TIM 4R-IE 時，這些站只將它們的消息幀發送一次。控制中心 TIM 4R-IE 將進行報文幀的加倍，以補充兩個 PC 中的報文幀。

傳統廣域網數據傳輸時，TIM 4R-IE 具有預設控制中心 TIM 的特殊功能。

因此 SINAUT ST7 和 TIM 4R-IE 是專為大范圍廣域網或組合廣域網的數據傳輸設計的。混合網絡包括傳統 SINAUT WAN 網絡（專線，無線，撥號網絡）和基于IP的網絡（光纖網，DSL,GPRS,因特網等），均可使用 SINAUT 統一組態，節約了時間和花費。

對于通過因特網的通信，可以使用用于直接訪問 DSL 路由器的集成 MSC-VPN 隧道協議。TIM4R-IE 在此處可以作為 MSC 服務器或 MSC 客戶端操作。對于通過 GPRS 的通信，可以將路由器 MD741-1 連接到 IE 接口 (VPN IPsec) 或將 GSM/GPRS 調制解調器 MD720-3 (MSC-VPN) 連接到 RS232 接口。

• TIM4R-IE 有四個接口，用于簡單和冗余傳輸路徑：
  • 2 個組合式 RS232/RS485 接口，用于連接到標準廣域網，比如，線路、無線或撥號網絡
  • 2 個 RJ45 接口，用于連接到基于 IP 的網絡（廣域網或局域網），比如光纖、DSL 和 GPRS等。
• 緊湊式、雙寬模塊，可在多種情形下使用：
  • 作為一個分立式設備（不帶 S7-300 CPU），TIM 可實現 1 個或多個 S7-400 控制器或控制臺 PC（SINAUT ST7cc 或 ST7sc）的 SINAUT 通訊；通過 TIM 的以太網接口進行連接。
  • 作為 S7-300 中的通信處理器 (CP)
• 這樣一來，S7 CPU 或控制臺 PC 就可以進行 SINAUT 通訊。
  • 通過任何 2 個 SINAUT 廣域網 與 SINAUT ST7 和 SINAUT ST1 通訊方進行通訊。
  • 通過兩個基于IP的網絡和 SINAUT ST7站
• 可同時使用所有的 4 個接口實現 SINAUT 通訊。
• 可以將兩個 RJ45 接口作為交換中心中的 MSC-VPN 服務器組態或作為站中的 MSC-VPN 客戶端組態。在 RS232 接口處，可以在 GPRS 模式下將 MD720-3 作為 MSC-VPN 客戶端操作。
• 4 條傳輸路徑可以各自不同，并且互相獨立運行，但是也可以在任何冗余組合中運行。
• 通過兩個傳統的廣域網、兩個基于 IP 的網絡或廣域網 + 基于 IP 的網絡組合靈活地創建冗余傳輸路徑。
• 當在 S7-300 系統中作為通訊處理器安裝時，以下通訊方式也可以通過背板總線實現：
  • 和 CPU 通訊
  • 通過此 CPU 的 MPI 接口，與其它 CPU 和通過 MPI 總線連接的其它控制臺 PC（ST7cc 或 ST7sc）進行通訊。
  • 和同一機架上的其它 TIM 通訊
• 報文幀存儲器，存儲能力可達 56,000 數據報文幀
• 可選后備電池，斷電時用于備份存儲的數據消息幀和硬件時鐘
• 通過基于 IP 的網絡和 MPI（用于 S7-300-CPU）多可以建立 62 個 S7 連接或 128 個 MSC-VPN 隧道連接（作為控制中心）
• 用于 CPU（TD7onCPU）的 SINAUT TD7 軟件集成于 TIM（TD7onTIM）中，在 S7-300 中安裝用作一個通訊處理器
• 不使用 PG 的模塊更換
  • 借助可選的 C-PLUG 以獨立模式運行
  • 當通過 CPU 的 存儲卡，安裝在一個 S7-300 中用作 CP（通訊處理器）時
• 報文幀存儲器，存儲能力可達 56,000 數據報文幀
• 通過基于 IP 的網絡多可以建立 128 個 S7 連接（在 MSC 隧道模式中）

可控制的通信模塊：

• 在 GSM 或 GPRS 模式中控制 GSM/GPRS 調制解調器 MD720-3。在 GPRS 模式中，通過 MD720-3（MSC-VPN 隧道協議）進行簡單的 128 位加密。
• 通過采用高 IPsec 安全標準的 SIMATIC NET 以太網組件進行操作（例如，GPRS 路由器或 SCALANCE S）
• 通過 MSC 隧道協議在 DSL 路由器上直接操作
• 使用 SCALANCE 光纖開關跨越較長的距離
• 在中等距離上，通過帶有 SCALANCE W 的 IWLAN 進行無線傳輸
• 用于點到點、點到多點或總線形連接的線路調制解調器 MD2
• 來自各個廠商的無線設備，也適用于采用時隙方法的移動無線電設備
• 用于模擬電話網或點到點線路的模擬撥號調制解調器 MD3
• 用于連接到 ISDN 網絡的 ISDN 調制解調器 MD4

作為"控制中心" TIM 的特殊功能

傳統廣域網數據傳輸時，TIM 4R-IE 具有預設控制中心 TIM 的特殊功能。

• 在撥號網絡中，報文“節點故障”可被關閉。在撥號網絡中，若控制中心故障或暫時關閉，控制臺 TIM 4R-IE 將不會向站點發送故障報文，因此節省了傳輸成本。
• 調試過程中一個特別重要的功能就是 SINAUT 站點可在控制中心 TIM 4R-IE 的控制下打開和關閉。這不僅適用于經專線/無線連接的站點，也適用于撥號網絡中的站點。每個站點的終設置狀態的存儲在 TIM 中，因此電源故障或 TIM 重啟時不會丟失。
• 對于 GPRS、專線和移動網絡，報文“節點故障”可在 TIM 4R-IE 中抑制一個編程周期的時間。站點故障不再經過 x 次無回答呼叫（輪詢）后顯示，而是經過編程時間結束之前確認故障存在。這使得在較差質量的網絡傳輸中故障報文的數目有所降低，同時，每個站點恢復后須處理的報文幀通訊也同時得到降低。

可選 C-PLUG

TIM 4R-IE 見的應用是作為控制臺 PC 或 S7-400 的通訊模塊。TIM 運行在單機模式，即無 S7-300 CPU。TIM 組態數據存儲在 CPU 的 MMC 卡上，因此在故障狀態時可無 PG 交換 TIM。C-PLUG 上存儲的組態數據解決了這一問題，其中 C-PLUG 可有選擇的配備。即，即使在單機模式下，無 PG 也可更換 TIM。

集成

基于 IP 網絡的接口

除了 2 個組合 RS 232/RS 485 接口外，TIM 4R-IE 還配備有 2 個 RJ45 接口。適用于連接基于 IP 的網絡（廣域網或局域網）。根據應用，可連接多種類型的數據傳輸設備，如：

• SCALANCE X 交換機，用于雙絞線或光纜
• SCALANCE W（IWLAN）和各個生產商的以太網無線設備
• SCALANCE M，用于通過移動無線網絡進行通信
• EGPRS 路由器 SCALANCE M874-2，用于GPRS 通信和移動無線網絡上的 EGPRS (Edge)
• SCALANCE S ，用于 VPN (IPsec)
• GPRS/GSM 調制解調器 MD720-3，用于通過使用 MSC-VPN 隧道協議的 GSM網絡進行的 GPRS 通信
• 通過集成在 TIM 中的 MSC-VPN 隧道協議直接在 DSL 路由器上操作
• 寬帶系統如 OTN，PCM30

連接到常規 WAN

為了與傳統廣域網連接，TIM 4R-IE 配置了 2 個浮置 RS 232/RS 485 接口，通過它們可連接多種數據傳輸設備，這取決于應用類別，如：

• 用于點到點、點到多點或總線形連接的線路調制解調器 MD2
• 來自各個廠商的無線設備，也適用于采用時隙方法的移動無線電設備
• 用于模擬電話網或點到點線路的模擬撥號調制解調器 MD3
• 用于接入網絡的 GPRS/GSM 調制解調器 MD720-3

TIM 4R-IE 組態實例

在一個節點站中使用

在帶 SIMATIC S7-400 中的節點站，TIM 4R-IE 通過自身 2 個以太網接口中的任 1 個連接 S7-400，并能，例如通過 RS232/RS485 接口與各子站無線交換數據。然后通過第 2 個以太網接口，即通過連接 SCALANCE X 交換機和介質轉換器的光纜連接控制中心。
此種組態下，不管屬于哪個網絡，數據均可在所有 SINAUT 站點之間交換。

在一個節點站中使用

冗余傳輸路徑

使用 TIM 4R-IE，站點可通過冗余路徑連接至控制中心。TIM 4R-IE 在站點和控制中心中均用于此目的。示例中顯示了租用專線和無線組合的冗余路徑，即，TIM 4R-IE 為 2 個傳統廣域網提供了對應的接口（2 個 RS232/RS485）兩個 TIM 對數據傳輸進行協調。正常情況下使用主路徑，僅在故障時使用后備路徑。當主通路恢復后，就會自動切換回該通路上。

冗余傳輸路徑

在控制中心中使用

TIM 4R-IE 也適用于控制中心，或單機使用或組合其它 TIM 時使用。下面的示例中顯示了 TIM 4R-IE 通過其自身的 2 個以太網接口中任何 1 個連接控制中心 PC（如 ST7cc）。1 個 S7-400 同樣與工業以太網連接，并與 SINAUT 站交換數據。SINAUT 站點采用 GPRS 方式通過 TIM 的第二個以太網端口連接，而無線網絡和點到點租用專線網絡通過 2 個 RS232/RS485 端口連接。對于點到點連接，需將 TIM 的端口設置為 RS485。然后就可以在此端口上運行多 30 個 SINAUT 作用線路調制解調器；例子中使用的是 MD2 調制解調器。

如網絡中的站點必須提供日期和時間，控制中心 PC 則采取時鐘-時間主站功能。 通過以太網接口，TIM 4R-IE 與 PC 定期同步，然后采用連接站點的同步信息。

在控制中心使用 TIM 4R-IE

西門子SINAUT ST7，TIM 4R-IE 通訊模塊