西门子PLC网络系统配置指南

1.西门子PLCAS-i组件

西门子公司的AS-i产品齐全，其组件有主站、从站、电源及附件等。甚至还可提供分散化的驱动，如接触器的就地控制、电机起动器等。

（1）主站

S7-200的CP243-2、S7-300的CP342-2及CP342-2P的AS-i主站模块，可与S7-200、S7-300的CPU一起作为AS-i主站。还有AT短卡CP2413，可安装在计算机上，并使用西门子提供适应于MS-DOS、Microsoft Windows 3.1和Windows 95/NT操作系统的相关驱动软件，计算机也可以当作AS-i的主站。只是这个短卡除了可对网络做些设定及测试，实际用处不大。

此外，还有Profibus（DP/ASILINK）及以太网（IE/ASILINK）到AS-i的网关模块，也可作为AS-i的主站。可使用这个网关，把AS-i的从站接入Profibus网或以太网。

1）S7-200主站。要安装CP243-2模块，可同时支持2.1、2.0版本。CP243-2模块面板外观，如图3-14所示。

从图知，其上有电缆连接器，可用于连接电源及接地。还有设定按钮、显示按钮，可用于网络工作模式设置及显示选择。此外还有从站显示、从站组显示及B从站显示，可显示模块状态及从站地址。

状态指示灯有6个。其功能见表3-7。

图3-14 CP243-2模块面板外观

表3-7 状态指示灯功能

从站地址显示有两种模式：保护模式，只显示已组态并已激活的从站地址；配置模式，显示所有从站地址。具体地址是分组显示的，每组只显示5个可能存在的地址，并与5个从站显示灯对应。如果5个指示灯全亮，则表明这5个从站都已存在。至于显示的是哪个组，则由显示按钮选择，并通过“从站组显示”的3个显示灯按二进制编码确定。

上电时缺省显示为状态显示。这时，按压一次显示按钮，则状态除显示电源外其他不予显示，并转为显示从站地址。先是第1组地址，再按压显示按钮一次，转为第2组地址，依次类推。直到最后一组，即第7组显示时，再按压显示按钮一次，又回到状态显示。如果又继续按压显示按钮，则重复上述过程。

出厂时，从站缺省地址为0。网络组态时，要对其进行地址分配。网络中所有从站地址应是唯一的。分配地址可以使用地址分配器，也可用软件分配。软件分配时每次只能针对一个未分配地址的从站。多个从站应依次分配，否则将出错。但已分配地址的从站，如果其中仅有一个出现故障，更换新模块（地址为0）后，主站可自动对其编址（设定为原来地址）。

2）通信过程。实际通信有两个过程，CP243-2与各个从站及CPU与CP243-2，如图3-15所示。前者是自动通信，有关数据存放在CP243-2存放在I/O区、CPU特殊寄存器及模块其本身的海量存储区中；后者通信是要由用户程序访问上述I/O区、CPU特殊寄存器及CP243-2海量存储区实现。

图3-15 通信过程示意

在一个S7-200上，最多只能安装两个CP243-2模块。每个模块要占用若干个CPU特殊寄存器（SMB8～SMB21中的4字节），还要占用I/O区。这I/O区除了各8位的DI、DQ，还有各8个字的AI、AQ。具体地址以及占用哪个特殊寄存器与模块安装的位置及CPU的型号有关。如CPU222，CP243-2模块安装在紧接CPU处，则占用特殊寄存器为SMB8、9（与开关量扩展模块对应）及SMB10、11（与模拟量扩展模块对应）。占用开关量地址为8位DI（I0.0～I1.7）、8位DO（Q0.0～Q0.7）。占用模拟量地址为8字AI（AIW0到AIW14）、8字AO（AQW0～AQW14）。

这里的SMB8、SM10为开关量模块识别寄存器，SMB9、SM11为模块出错记录寄存器。前者标记着模块类型、I/O类型、输入和输出点数；后者为对相应模块所测得的I/O出错提示。这些与S7-200其他扩展模块使用的寄存器类似，只是它要占用4字节。

这里的8位DI各位的含义为：位0为ASI_MODE；位1为CP_READY；位6为ASI_RE-SP；其余均为0。具体取值含义见表3-8。

表3-8 DI各位含义

这里的8位DO各位的含义为：位6为ASI_COM；位7为PLC_RUN；位0～位5为段选择位。具体取值含义见表3-9。

表3-9 DO各位含义

这里的各8个字的AI、AQ指的不只是这8个字本身，而是代表CP243-2模块海量缓冲区（buffer）。这个存储区是以段（Bank）划分。有输入、输出各64段（bank0～bank63），每段有8个字、16字节。各段有各段的功能。如通信命令响应数据则存放于输入段bank2中，通信命令数据则存放于输出段bank2中。具体各段的功能示意如图3-16所示。使用它时，要先指定段号，然后再访问。而且一般讲，要以段为单位访问。

图3-16 各段的功能示意

输入bank0用于存放地址1～31或1A～31A从站的开关量输入。表3-10所示即为从站地址与输入位的对应关系。表每个从站占据4位，m为AI的起始地址。

输出bank0，用于存放地址1～31或1A～31A从站的开关量输出。表3-11所示即为从站地址与输出位的对应关系。表中每个从站也占据4位，n为AQ的起始地址。

表3-10 从站地址与输入位对应关系

表3-11 从站地址与输出位对应关系

弄清CP243-2与从站通信数据存放的位置，就便于编写用户程序，并通过执行这个程序访问这些数据。具体通信过程见将要介绍的应用实例。(www.xing528.com)

要提醒的是在通信之前要求注意的事项有4点：

①当使用CP243-2模块时，必须禁止PLC中的模拟量滤波。如果不禁止PLC中的模拟量滤波，则会破坏数字点数据，而且出错条件也不会在模拟量控制字中以位的状态来返回。

②程序运行开始第一扫描周期，必须置“PLC_RUN”位（位7）为“1”。

③仅仅当数据状态字节第1位，即“CP_Ready”位为“ON”时，才可读取各从站数据。

④当PLC处于停机模式时，“PLC_RUN”位自动变为“0”，其结果将是从站开关量输出不为“0”。

3）S7-300主站。可使用CP343-2、CP343-2P两种模块。两者功能基本相同，但CP343-2P版本新，在配置上有更多的选择。这两种模块可安装在S7-300机架上，也可安装在Profibus的从站ET-200M机架上。安装后要各占用16个模拟量输入、输出字节。图3-17所示为其外观。

其上指示灯含义见表3-12。

图3-17 CP343-2、CP343-2P模块外观

表3-12 CP343-2、CP343-2P模块指示灯含义

其实际通信也是两个过程，CP343与各个从站及CPU与CP343。前者是自动通信，有关数据存放在CP34存放在I/O区中；后者通信要由用户程序使用I/O命令访问上述I/O区。这个I/O区及有关从站可以用STEP7编程软件配置。有关细节可参阅CP323说明书。

4）接入Profibus的DP/ASILINK模块及接入以太网IE/ASILINK模块。用它作为网关，可使AS-i网络连接到Profibus-DP，或连接到西门子以太网。该网关具有IP20、IP65的保护等级。在AS-i网络它为主站，而在PROFIBUS、以太网它则作为从站。例如通过这种方式SIMATICS7-400自动化系统可以连接到AS-i中。如果用于PROFIBUS网络的分布式I/O系统，SIMATIC ET200X也可以通过一个特殊通信处理器借助一个双端连接器连接到AS-i。

（2）从站

从站模块有安装在控制柜里的与安装在现场的。

1）安装在控制柜里的从站，产品较多。

有IP20的保护等级的线条型模块。用于连接普通I/O点。可以安装在控制柜里实现紧凑的分布式的配置。该模块可以像其他低压设备一样安装在DIN导轨上或用螺钉固定在控制柜的背板上。

还有负荷馈电模块。也就是一些智能的电机启动器、控制器。其控制电路可以完全预先连接到AS-i的负荷馈电模块上。其反馈信号都可以在输入模块上。而输出模块则可用于对接触器线圈的直接控制。

再就是LOGO微型控制器。它是第一个智能化的AS-i从站。有了它就可以直接在机器上实现小型的分布式自动化控制任务。LOGO提供了完成这些任务的集成的基本和特殊的功能。例如：AND、OR、NAND、NOR、ON/OFF继电器、时钟发生器、计数器、时间开关等等。这样一来实现分布式的自动化任务和设备的扩展都是非常容易的。如果AS-i主站或总线上出现了故障，它仍然能够继续独立工作，因为它自带电源。主站和智能型从站的组合为建立小型的，分布广泛的车间结构提供了新的可能性。

2）安装在现场的AS-i从站（I/O模块），产品也较多。

有结构紧凑型模块。这是一种具有较高保护等级的新一代紧凑型AS-i模块。包括数字、模拟、气动和24V直流电机起动器模块。模块具有两种尺寸：K45和K60，可以满足各种安装要求。每个模拟量模块有两个通道，模块又可以分成5种类型：电流型传感器输入模块、电压型传感器输入模块、热电阻型传感器输入模块、电流型执行器输出模块、电压型执行器输出模块。

有气动控制模块。通过一个集成的编址插孔可以对已经安装的模块编址。用一个可选的保护罩将编址插孔密封起来，其保护度为IP67。LED显示装置可以进行即时诊断。作为一种特殊的选择，西门子提供了可以连接模拟量的模块。所有的模块都可以通过SIMATIC S7系列的可编程序控制器进行通信的参数预置。

有负荷馈电模块。可以直接连到电机上，采用相同的方法AS-i气动模块的阀门也可以直接连到汽缸上。这意味着作为气动单元输出的阀门和来源于汽缸的位置信号现在可以组合到同一个模块上。西门子提供两种类型的气动模块：带两个集成的3/2路阀门的气动用户模块和带两个集成的4/2路阀门的气动紧凑型模块。气动紧凑型模块有单稳和双稳两种类型。

有交流电机起动器。AS-i电机起动器是装于封闭外壳内的直接或可逆起动器，控制功率达4kW。由于使用坚固的金属外壳，其保护度可以达到IP65。内部非熔断器保护的负载馈电器为SIRIUS3R开关装置。AS-i数据电缆和DC 24V辅助电源线通过绝缘穿刺技术可直接连接到电源上。AS-i电机起动器可通过金属外壳后板上的安装孔固定。

有DC 24V电机起动器。采用DC K60AS-i24V电机起动器可以实现70W功率的拖动，即在同一台设备上将DC 24V电机起动器及其传感器直接连接到AS-i上。有3种不同型号的电机起动器：直接起动器（不带制动器和和可选的急停功能），双直接起动器（带制动器和可选的急停功能），可逆起动器（带制动器及可选的急停功能）。

有紧凑型起动器。具有IP65的保护等级，已经实现了与负荷馈电模块的内部预接线。并且对任何5.5kW及以下三相电流负载AC 400/500V实现开关和保护，即通常三相标准电机的直接和可逆操作。其内部安装有机电式开关组件或电子式过载保护及断路器（后者最大控制功率2.2kW）。AS-i紧凑型起动器也可在接线完成后编址。

有电子电动机控制单元。SIKOSTART^®电子电动机控制单元适合用来控制电动机的软起动和软停止操作，及三相感应式电机的制动和节能操作。例如它可以应用在对工具机械、传送带、风扇、压缩机及泵的控制上。AS-i控制模块可以安装在任何设备上，用以实现对设备的控制（起动和停止）和接收其继电器反馈的状态信号。

有集成AS-i芯片的接近开关。BERO接近开关可以直接连接到执行器-传感器接口或接口模块上。特殊的感应式、光学和声纳BERO接近开关适合直接连接到执行器—传感器接口上。除了开关输出之外，它们的显著特点是集成有AS-i芯片，还提供其他信息（例如，开关范围和线圈故障）。通过AS-i电缆可以对这些智能BERO设置参数。

有按钮和LEDS。具有AS-i的SIGNUM3SB3控制设备可以实现完全的通信功能。通过集成的AS-i模块4I/4O以很少的接线就可以将其连接到AS-i网络系统上。带灯指令按钮通过AS-i电缆供电。通过特殊的AS-i从站和独立的辅助电源可以实现控制设备的单个连接，这样一来，每个设备可以最多连接28个常开触点和7个信号输出点。

SIGNUM3SB4是一个具有AS-i接口的完整的操作员通信系统人机接界面。

最后还有AS-i安全产品（ASIsafe）。这些包括紧急制动开关、光栅、保护门接触器、安全灯等。当事故发生需要保护人身安全和设备的时候，这些传感器和执行器以可靠的反馈信号不间断的在毫秒级时间范围内优先动作。

（3）其他产品，除了电源、电缆，还有编址器（Addressing unit）及监控器（Analyzer）。图3-18a所示为编址器外观及其使用。当其与从站模块连接后，可选择相应功能，进行对从站各个站点编址；读写从站数据、参数；测量网络电压；存储所作设定等。

图3-18b所示为监控器外观。可用其检测AS-i网络质量与可靠性、对从站各个站点的远程分析与诊断。有关数据可通过RS-232接口传送还给计算机。计算机可运用相关软件对其做评估，自动生成相应报告。计算机也还可在线查看所作的分析与检测。

图3-18 编址器、监控器外观