S7-300/400通信网络优化方案

西门子的PLC网络是为满足不同控制需要制定的，也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置，利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。其网络系统结构如图7-14所示，具体网络类型包括以下几种。

图7-14 网络系统结构图

1.工业以太网（Industrial Ethemet）

工业以太网是用于工厂管理层和车间监控层（也称单元层）的通信系统，符合IEEE 802.3的国际标准，适用于对时间要求不太严格、需要传送大量数据的通信场合，可以通过网关来连接远程网络。它支持广域的开放型网络模型，可以采用多种传输媒体。西门子的工业以太网的传输速率为10M/100M bit/s，最多1024个网络节点，网络的最大通信范围为150km。

西门子的S7 PLC通过PROFIBUS数据链路层协议（工业以太网协议），可以利用它们的通信服务进行数据交换。通信处理器（CP）不会加重CPU的通信服务负担，S7-300最多可以使用8个通信处理器，每个通信处理器最多能建立16条链路。

2.通过多点接口（MPI）协议的数据通信

MPI是多点接口（Multi Point Interface）的简称，S7-300/400都集成了MPI通信协议，MPI的物理层是RS-485，最大传输速率为12Mbit/s，MPI网采用全局数据（GD）通信模式。PLC通过MPI能同时连接运行STEP7的编程器、计算机、人机界面（HMI）及其他SIMATIC S7、M7和C7。接入MPI网的设备称为节点，每个MPI节点都有自己的MPI地址（0～126），同时链接的通信设备数目与CPU型号有关，例如：CPU312为6个，CPU418为64个。MPI接线图如图7-15所示。

3.PROFIBUS

工业现场总线PROFIBUS是用于车间级监控和现场层的通信系统，它符合IEC61158标准，具有开放性，符合该标准的各厂商生产的设备都可以接入同一网络中。S7-300/400PLC可以通过通信处理器或集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口连接到PROFIBUS-DP网络上。

如果PROFIBUS网络采用FMS协议，工业以太网采用TCP/IP或ISO协议，S7-300可以与其他公司的设备实现数据交换。带有PROFIBUS-DP主站/从站接口的CPU能够高速和方便地实现分布式I/O的控制。

图7-15 MPI接线图(www.xing528.com)

PROFIBUS的物理层是RS-485，最大传输速率为12Mbit/s，最多可以和127个网络节点进行数据交换。网络可以通过中继器来延长网络的通信距离，但是最多只可以串接10个中继器。

CP P342/343是设备连接中的通信处理器，通过它可以将S7-300跟PROFIBUS-DP或工业以太网相连，常见的连接设备有工业PC、个人计算机、人机界面（HMI）、S7-300/400等设备。在连接过程中，设备根据功能的不同，具有主从站之分。主站设备通常包括带有PROFIBUS-DP的S7-300/400的CPU、CP 342-5或CP343-5、带有DP或DP通信处理器的C7、编程器（PG）和操作员界面（OP）；从站设备通常包括带有通信处理器CP 342-5的S7-300、带DP接口的S7-300CPU、带有通信处理器CP 443-5的S7-400等。

4.点对点连接

点对点连接（Point-to-Point Connections）可以连接两台S7 PLC和S5 PLC，以及计算机、机器人控制系统、打印机、扫描仪等非西门子设备。使用CP 340、CP 341和CP 441通信处理模块，或通过CPU 313C-2PtP和CPU 314C-2PtP集成的通信接口，可以建立起经济而方便的点对点连接。

点对点通信具有RS-232C和RS-485接口，同时还具备连接20mA的TTY。全双工模式（RS-232C）的最高传输速率为19.2k bit/s，半双工模式（RS-485）的最高传输速率为38.4kbit/s。

5.通过AS-i的过程通信

执行器—传感器接口（Actuator-Sensor-Interface，AS-i），是位于自动控制系统最底层的网络，用来连接有AS-i接口的现场二进制设备，只能传送少量的数据，例如开关的状态。CP 342-2通信处理器是用于S7-300和分布式I/O ET 200M的As-i主站，它最多可以连接62个数字量或31个模拟量AS-i从站。通过AS-i接口，每个口最多可以访问248个数字量输入和186个数字量输出。通过内部集成的模拟量处理程序，可以像处理数字量值那样非常容易地处理模拟量值。表7-2是以上几种S7-300/400通信网络的性能表。

表7-2 西门子PLC通信网络性能表

（续）