西門子模塊6SL3120-1TE32-0AA3

S7-1500 配有各種通信接口：

• PROFINET IO IRT 接口（2 端口交換機），集成在 CPU 中；
  用于獲得確定的響應時間和高設備精度。

• 通信處理機，用于連接到 PROFIBUS，工業以太網和 PROFINET 總線系統。

• 用于點到點連接的通訊模塊。

CPU 1515 PN 具有一個附加的集成 PROFINET 接口，其具有單獨的 IP 地址，例如，用于網絡分離或連接其他 PROFINET IO 設備。對于 CPU 1516-3 PN/DP，可通過該集成 PROFIBUS 接口來連接 PROFIBUS 節點。通過一個 PROFIBUS CM，可方便地對不帶集成 PROFIBUS 接口的 CPU 進行擴展。

通過 PROFINET IO 進行過程通信

SIMATIC S7-1500 通過集成的 PROFINET 接口連接到 PROFINET IO 總線系統，可實現具有確定響應時間和高精度設備性能的分布式自動化配置。

從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 處理與集中式 I/O 處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。

可將下列設備作為 IO 控制器進行連接：

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-1200

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

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

• SIMATIC ET 200（通過帶有 PROFINET 接口的 CPU）

以下可作為智能設備或設備連接：

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

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

• ET 200 分布式 I/O 設備

• 作為直接按鍵模塊運行的人機界面設備

• 現場設備

通過 PROFIBUS DP 進行過程通信

SIMATIC S7-1500 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統。通過帶有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通訊模塊,可構建一個高速的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。

以下設備可作為主站連接：

• SIMATIC S7-1500 
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模塊的 CPU）

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

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

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

• SIMATIC 505

以下設備可作為普通從站或智能從站來連接：

• 分布式 I/O 設備，例如 ET 200

• 現場設備

• 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（僅通過 CP 443-5）

• SIMATIC S7-1500（只能通過 CP/CM 1542-5）

不過，安裝有 STEP 7 的編程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板僅使用部分通過 PROFIBUS DP 運行的 PG 和 OP 功能。

通過以太網的數據通信

S7-1500 可通過集成 PROFINET 接口或通過通信模塊連接到工業以太網總線系統。可連接以下設備：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 編程設備

• PC、工業 PC

• SIMATIC HMI 操作員控制和監視系統

• 數控

• 機械手控制裝置

• 驅動控制裝置

• 其它廠商的設備

支持的協議：

•  TCP/IP

• ISO-on-TCP (RFC1006)

• UDP

• SNMP

• DCP

• LLDP

• HTTP

• HTTPS

• MODBUS TCP

• OPC UA

工業以太網通信處理器 CP 1543-1 提供了以下附加功能：

• 1 Gbit 接口

• 支持 IPv6

• 安全性：通過硬件識別、IP/MAC 訪問列表、防火墻、VPN 隧道進行訪問保護

• 通過 ISO 協議與 S5 系統通信

• FTP（客戶端/服務器），電子郵件，SNMPv1 / v3

通過 PROFIBUS 的數據通信

SIMATIC S7-1500 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統。可連接以下設備：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 編程設備

• PC、工業 PC

• SIMATIC HMI 操作員控制和監視系統

• 數控

• 機械手控制裝置

• 驅動控制裝置

• 其它廠商的設備

通過點到點通信模塊進行數據通信

通過點到點通信模塊，可實現功能強大的點到點連接。例如，可以連接以下設備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統和其他公司的系統

• 掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統

• 機械手控制裝置

• 打印機

支持的協議：

• Freeport：適用于通用通信的用戶可設置報文格式

• 3964(R) 可提高傳輸可靠性

• Modbus RTU 主站

• Modbus RTU 從站

• USS，通過指令實現

接口性質：

• RS 232 帶輔助信號

• RS 422 用于全雙工連接

• RS 485 用于半雙工和多點連接

• 傳輸速率為 300 - 115 200 bit/s

• 通過 Sub D 連接器進行連接

功能

提供有大量功能，支持用戶的 SIMATIC S7-1500 編程、調試和維護等工作。

• 性能

• 指令處理速度更快, 取決于 CPU 型號、語言擴展和新的數據類型

• 代碼生成得到優化，響應時間顯著縮短

• 集成技術

• 通過標準 PLCopen 運動控制塊，簡便、快速地對運動序列進行編程

• 運動控制功能支持速度控制軸、定位軸、相對同步操作（在沒有位置同步規范的條件下實現同步）以及外部編碼器、凸輪和探頭。

• CPU 技術中還集成了諸如同步操作（利用位置同步規范進行同步）凸輪和和用于控制運動系統等擴展的運動控制功能。

• 方便的診斷和調試工具提供了驅動器調試支持

• 向組態系統和人機界面自動發送報警消息：簡化的故障排除步驟節省了調試時的時間與工作量。

• 等時同步模式

• 將分布式信號采集、信號傳輸和程序執行與具有恒定總線循環時間的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環進行同步耦合：
  采集輸入信號并進行處理，按固定時間間隔（恒定總線循環時間）將輸出信號輸出。同時創建了前后一致的部分過程圖像。

• 由于分布式 I/O 以恒定總線循環時間進行同步信號處理，可實現精確可重現的確定過程響應時間

• 在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-1500 還可促進高速處理操作，并可實現*精度和重現性。這意味著可在提供且恒定的質量的同時提高產量。

• 提供了用于完成運動控制、測量值采集、高速控制等復雜任務的全面組件。

• 集成安全功能

• 通過密碼進行知識保護，防止未經授權而讀取和修改程序塊（與 STEP 7 相結合）

• 通過復制保護
  來提高保護程度，防止未經授權而復制程序塊：通過復制保護，可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定，以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。

• 4 級授權方式：
  可向用戶組分配不同訪問權限。通過新的保護級別 4，還可以限制與 HMI 設備之間的通信。由于操作保護得到改進，控制器可以檢測到組態數據的更改或未經允許的傳輸。

• 設計與操作

• 帶集成顯示屏的 CPU：
  用于方便地分析集中和分布式模塊的狀態，或不使用編程設備而設置或更改 IP 地址。系統診斷信息和用戶報警在顯示屏上以普通文本形式顯示，有助于快速有效地響應產生的錯誤消息。菜單和消息文本在顯示屏上可以多種語言顯示。

• 集成系統診斷

• 顯示屏上、TIA Portal 中、操作員面板上以及 Web 服務器上以純文本形式一致顯示系統診斷信息（甚至能顯示來自變頻器的消息），即使 CPU 處于停止模式也會進行是可能的。此功能是作為一個系統功能集成在 CPU 固件中，無需由用戶單獨組態。若配置了新硬件組件，則自動更新診斷信息。

• 通過質量信息，直接在用戶程序中進行簡單快速的診斷：
  通過激活模塊的質量信息 (QI)，可直接在用戶程序中查詢和評估所提供過程值的有效性。此時，訪問是通過過程映像并使用簡單二進制或加載命令進行的。先決條件是可在 TIA Portal 中對模塊進行診斷，并對質量信息進行組態。

• 支持 SIMATIC ProDiag S7-1500 – 用于輕松創建機器診斷與工廠診斷。它提升了可用性，并支持就地的故障分析和故障排除功能。

• 通過 SIMATIC STEP 7 Professional V12 組態軟件進行組態

• SIMATIC S7-1500 控制器系列可在 Totally Integrated Automation Portal 平臺中使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本來編程。SIMATIC STEP 7 Professional V12 是 SIMATIC S7-1500 的直觀組態系統。

• 兼容性

• 移植：
  與 SIMATIC STEP 7 Professional V12 集成的一個移植工具可幫助從 S7-300/S7-400 切換到 S7-1500 控制器，并自動轉換程序代碼。無法自動轉換的程序代碼將會記錄下來，并可以手動進行調整。客戶支持頁面的下載區域中還以獨立工具的形式提供了該移植工具。STEP 7 V11 項目可在兼容模式下繼續和 STEP 7 V12 組合使用 。S7-1200 程序也可以通過復制/粘貼手段轉移至 S7-1500

• SIMATIC 存儲卡(用來運行 CPU)

• SIMATIC 存儲卡用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件。STEP 7 項目（包括注釋和符號、附加文件或 csv 文件（用于配方和歸檔））也可存儲在 SIMATIC 存儲卡上。可通過用戶程序和 SIMATIC 存儲卡上的系統函數來創建數據塊，并存儲或讀取數據。

• Safety Integrated（S7-1500F / TF控制器的選項）

• “STEP 7 Safety Advanced"選件包； 
  用于對 S7-1500F / TF 控制器的安全相關程序部分進行編程。
  選件包中包括所有用來創建 F 程序的所有功能和塊

西門子模塊6SL3120-1TE32-0AA3

網絡傳輸媒介及連線設備

網絡上數據的傳輸需要有“傳輸媒體"，這好比是車輛必須在公路上行駛一樣，道路質量的好壞會影響到行車的安全舒適。同樣，網絡傳輸媒介的質量好壞也會影響數據傳輸的質量，包括速率、數據丟失等。

常用的網絡傳輸媒介可分為兩類：一類是有線的；一類是無線的。有線傳輸媒介主要有同軸電纜、雙膠線及光纜；無線媒介有微波、無線電、激光和紅外線等。

一、同軸電纜（Coaxial cable）及有關設備

同軸電纜可分為兩類：粗纜和細纜，這種電纜在實際應用中很廣，比如有線電視網，就是使用同軸電纜。不論是粗纜還是細纜，其中央都是一根銅線，外面包有絕緣層。如圖1所示。

圖1

由于同軸電纜絕緣效果佳，頻帶也寬，數據傳輸穩定，價格適中，性價比高，是局域網中普遍采用的一種媒介。經常提到的10BASE-2以太網就是使用細同軸電纜組網的。

使用同軸電纜組網，需要在兩端連接50歐的反射電阻，這就是通常所說的終端匹配器。

同軸電纜組網的其它連接設備，細纜與粗纜的不盡相同。即使名稱一樣，其規格大小也有差別。

1、細纜連接設備及技術參數

采用細纜組網，除需要電纜外，還需要BNC頭、T型頭及終端匹配器等。如圖2。同軸電纜組網的網卡必須帶有細纜連接接口（通常在網卡上標有"BNC"字樣）。

下面是細纜組網的技術參數：

• 最大的干線段長度；185米

• 最大網絡干線電纜長度：925米

• 每條干線段支持的最大結點數：30

• BNC、T型連接器之間的最小距離：0.5米

2、粗纜連接設備

包括轉換器、DIX連接器及電纜、N－系列插頭、N－系列匹配器，如圖3。使用粗纜組網，網卡必須有DIX接口（一般標有DIX字樣）。

下面是采用粗纜組網的技術參數：

• 最大的干線長度：500米

• 最大網絡干線電纜長度：2500米

• 每條干線段支持的最大結點數：100

• 收發器之間的最小距離：2.5米

• 收發器電纜的最大長度：50米 

二、雙絞線（Twisted-pair）

雙絞線是由兩條導線按一定扭距相互絞合在一起的類似于電話線的傳輸媒體，每根線加絕緣層并有顏色來標記，如圖4所示。成對線的扭絞旨在使電磁輻射和外部電磁干擾減到最小。雙絞線按其電氣特性分級或分類。

圖4

EIA/TIA（電氣工業協會/電信工業協會）第一類雙絞線通常在LAN技術中不使用,主要用于模擬話音。

EIA/TIA第二類可用于綜合業務數據網（數據），如數字話音、IBM3270等。這兩類雙絞線在LAN中很少使用。

EIA/TIA第三類雙絞線是一種24WG的四對非屏蔽雙絞線,符合EIA/TIA568標準中確定的100歐姆水平步線電纜的要求，可用來進行10Mbps和IEEE802.3 10Base-T的話音和數據傳輸。

EIA/TIA第四類雙絞線在性能上比第三類有一定改進,適用于包括16Mbps令牌環局域網在內的數據傳輸速率。其傳輸特性滿足EIA/TIA Technical Services Bulletin 定義的第四類電纜的規范，也滿足NEMA和UL　Twisted-pair Qualification Program定義的規范。這類雙絞線可以是UTP，也可以是STP。

EIA/TIA第五類雙絞線是24AWG的4對電纜，比100歐姆低損耗電纜具有更好的傳輸特性，并適用于16Mbps以上的速率，最高可達100Mbps。150歐姆STP是另外一種高性能屏蔽式22AWG或24AWG的電纜，它支持的數據傳輸速率可達100Mbps或更高，并支持600MHz頻帶上的全息圖象。

使用雙絞線組網，網卡必須帶有RJ45接口，另外還需要一個非常重要的設備----集線器HUB。圖5是RJ45接頭示意圖。

圖5

根據AT&T接線標準，雙絞線與RJ45接頭的連接方法在10BASE-T和100BASE-T是相同的。它需要4根導線通信，兩條用于發送數據，兩條用于接收數據，如圖6。

圖6

注意，在接線時，一定要按線的顏色對應接線，否則會使通信不穩定。

雙絞線（10BASE-T）以太網技術規范可歸結為5-4-3-2-1規則：

• 允許5個網段，每網段最大長度100米

• 在同一信道上允許連接4個中繼器或集線器

• 在其中的三個網段上可以增加節點

• 在另外兩個網段上，除做中繼器鏈路外，不能接任何節點

• 上述將組建一個大型的沖突域，最大站點數1024，網絡直徑達2500米

上述規則只是一個粗略的設計指南，實際的數據因廠家不同而異，現在的集線器一般可以級鏈7層。雙絞線組網的基本要求是網絡部件間延時滿足如下公式：

（中繼器延時 + 電纜延時 + 網卡延時×2）×2 < 51.2ms

利用雙絞線組網，可以獲得良好的穩定性，在實際應用中越來越多。尤其是近年來，快速以太網的發展，利用雙絞線組建不須再增加其它設備，因此被業界人士看好。

三、光纖（Fiber Optical Cable）

組建快速網絡，光纖是選擇。光纜是由許多細如發絲的塑膠或玻璃纖維外加絕緣護套組成，光束在玻璃纖維內傳輸，防磁防電，傳輸穩定，質量高，適于高速網絡和骨干網。如圖7所示。

圖7

利用光纜連接網絡，每端必須連接光/電轉換器，另外還需要一些其它輔助設備。基于光纜的網絡，國際標準化組織ISO制定了許多規范，具體如下：

• 10BASE-FL

• 10BASE-FB

• 10BASE-FP

其中10BASE-FL是使用*泛的數據格式，下面是其組網規則：

• 最大段長： 2000M

• 每段最大節點（NODE）數：2

• 每網絡最大節點（NODE）數： 1024

• 每鏈的最大HUB數：4

表1是三種傳輸媒介的比較。

表1 同軸電纜、雙絞線、光纜的性能比較

四、無線媒體

上述三種傳輸媒體的有一個共同的缺點，那便是都需要一根線纜連接電腦，這在很多場合下是不方便的。無線媒體不使用電子或光學導體。大多數情況下地球的大氣便是數據的物理性通路。從理論上講，無線媒體最好應用于難以布線的場合或遠程通信。無線媒體有三種主要類型：無線電、微波及紅外線。下面我們主要介紹無線電傳輸介質。

無線電的頻率范圍在10KHz-16KHz之間。在電磁頻譜里，屬于“對頻"。使用無線電的時候，需要考慮的一個重要問題是電磁波頻率的范圍（頻譜）是相當有限的。其中大部分都已被電視、廣播以及重要的政府和軍隊系統占用。因此，只有很少一部分留給網絡電腦使用，而且這些頻率也大部分都由國內“無線電管理委員會（無委會）"統一管制。要使用一個受管制的頻率必須向無委會申請許可證，這在一定程度上會相當不便。如果設備使用的是未經管制的頻率，則功率必須在1W以下，這種管制目的是限制設備的作用范圍，從而限制對其它信號的干擾。用網絡術語來說，這相當于限制了未管制無線電的通信帶寬。下面這些頻率是未受管制的：

• 902 ～ 925MHz

• 2.4GHz(全球通用)

• 5.72 ～ 5.85 GHz

無線電波可以穿透墻壁，也可以到達普通網絡線纜無法到達的地方。針對無線電鏈路連接的網絡，現在已有相當堅實的工業基礎，在業界也得到迅速發展