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数据通讯概述 
---- S7-300 具有多样的通讯方式。

• 用全局数据通讯进行联网的CPU之间数据包周期的交换 

• 用通讯功能块对网络其他站点进行由事件驱动的通讯。 
  - 对于联网，可以使用MPI， PROFIBUS或工业以太网。 
  - 全局数据，通过全局数据通讯服务，联网的CPU可以相互之间周期性地交换数据。(大到4gd包，每包有22字节/周期)。例如：一个CPU可以访问另一个CPU的数据、存储位和过程映象。全局数据通讯只可以通过MPI进行。在step7中的GD表中进行组态。 
  -通讯功能，对S7/M7/C7的通讯服务可以使用系统内部块建立起来。 

• 通过MPI的标准通讯 

• 扩展通讯通过MPI、K总线、PROFIBUS和工业以太网(S7-300只能作为服务器) 
  
  对于s5系列及第三方的通讯服务，可以使用非驻留块建立。 

• 通过PROFIBUS和工业以太网实现S5兼容的通讯 

• 通过PROFIBUS和工业以太网实现标准通讯 (第三方设备)

---- 与全局数据进行对比，必须为通讯功能建立通讯连接。 

通过CP的数据通讯(点对点) 
---- 用CP 340/CP 341通讯处理模块可以建立起经济而方便的点到点链。在3种通讯接口的基础上，有多种通讯协议可以使用。

• 20 mA(TTY) 

• RS 232C/V.24 

• RS 422/RS 485 
  
  可连接下列设备： 

• S7 PLC和S5 PLC及第三方系统 

• 打印机 

• 机器人控制 

• 扫描仪、条码阅读器等

通过多点接口(MPI) 的数据通讯 
---- 多点接口(MPI)通讯口集成在 S7-300 CPU上。它可以用于简单联网。

• MPI能同时连接几个带 STEP 7的编程器/PC、人机界面(HMI) 

• 全局数据 
  联网的CPU可以利用全局数据(GD)服务，周期性地相互进行数据交换。 (每个程序周期多允许16个GD包，每包多64字节)。S7-300 cpu每次多可以交换4个含22个字节的数据包，而且多可以有16个CPU参与数据交换(用step7 v4.x以上版编程软件)。全局数据通讯只能通过MPI接口。 

• 内部通讯总线(K-总线) 
  CPU的MPI是直接与S7-300的K总线连接。即可以用k总线接口从编程器直接通过MPI对FM/CP模块进行编址。 

• 功能强大的通讯技术 
  - 多32个MPI站 
  - 每个CPU多有8个动态通 
  - 讯连接用于与SIMATIC S7/M7 300/ 400、C7进行标准通讯 
  - 每个CPU多有4个静态通讯连接用于与编程器、PC机、SIMATIC HMI系统和 SIMATIC S7/M7-300/ 400、C7进行扩展通讯 。 
  - 数据传输速度187.5千位/秒或12兆位/秒 

• 灵活的扩展能力 
  用下列可靠的部件来配置MPI通讯：LAN电缆，LAN连接器和 RS 485中继器均采用PROFIBUS和"分布式 I/O"系列产品。这些部件保证了的配置。例如，在任意两个给定的MPI节点之间可串联多10个中继器来跨越长距离。

西门子SINAUT远程通讯系统在海上作业平台的应用

由于海上作业平台的特殊地理位置，及分布在上海且比较分散。传统的通讯方式是基于卫星通讯的方式实现的。但是，作为一些海上作业平台的设备供应商，对他们来说专门租用卫星系统来做后期的远程维护工作，成本是非常高昂的。因此，他们希望能有一种成本较低的，又是比较安全可靠的一种通讯方式。这些设备供应商最后找到了西门子，西门子能提供这种经济的安全可靠的解决方案---SINAUT远程通讯系统。

本文介绍了西门子SINAUT实现远程通讯的步骤及工程实现方法。

1 .远程数据采集和远程编程维护的需求和概念

在一些特殊的行业，比如：水行业中的泵站远程监控，石油天然气行业中的输油输气管线阀室控制，等等。在这些场合中，专门铺设光缆或是建立卫星通讯系统都不是好的选择。这就提出了一个新的要求，这个远程通讯系统还必须满足以下的用户需求：

※快速、灵活的数据通讯

※智能、高效的工程

※基于自动化控制系统的操作员控制和监视

※通过OPC 接口连接其它控制中心系统

※远程编程

※数据安全 — 最高优先级

※全自动时间戳

※可以升级、经济高效

    那西门子的SINAUT远程通讯系统，就是好的选择。它满足了以上的所有要求，能给客户带来直接的利益。

2．基于西门子SINAUT远程通讯系统的实现

    SINAUT远程通讯系统是基于SIMATIC自动化平台的通讯系统，所以它和西门子的PLC或是DCS系统有着很好的系统互通性。在选择传输网络方面，它不仅可以选择经典的WAN（线，模拟电话网络，数字ISDN，等），也可以选择基于IP的WAN（以太网或IWLAN，DSL 的因特网，GPRS网络，等）。不仅在调试阶段中，而且在运行过程中也可以通过SINAUT 远程控制网络轻松地执行 RTU 的程序更改或远程诊断，无需中断正在进行的过程数据通讯。这可以节约访问和部署维护人员，还可形成全新的服务理念基础。

毫无疑问，SINAUT包括了防止篡改和丢失数据的安全组件。每个SINAUT传输模块均具有可存储几千个数据消息帧的大容量内存。这样可以克服传输链路暂时故障的问题。拨号网络的优势：减少不必要的数据链路数量。

为了后续正确归档控制系统中的过程数据，所有数据消息帧均带有始发点时间戳。整个网络自动同步(DCF77 或GPS 控制)，包括夏令时或冬令时的改变。

基于SIMATIC的*设计可以确保工厂投资的长期性和经济性，保证兼容早期和未来的系统。

下面，结合实例，我们来说明SINAUT远程通讯系统的操作步骤。

  我们要实现上图的通讯模式，我们可以把整个通讯的物理链路划分成如下区域，每个区域的网段是不一样的，如下图：

   不同网段的通讯，是要靠网管IP实现的。所以，在这个系统里，要涉及的各个网段还是比较多的。因此，我们好做一张IP地址表，如下图：

  有了这张IP地址表，可以清晰得帮助我们在后面的步骤里，正确得设置相应的IP地址。

2.1 设置S612/613安全模块和MD741-1 GPRS调制解调器。

   这步的主要目的是，通过设置S612/613安全模块和MD741-1 GPRS调制解调器，使它们之间建立基于IPsec加密协议的VPN通道。这样就保证了，服务器或是维护站PC和远程站RTU之间的通讯数据在因特网上传输时的安全性。

   上图就是配置S612/613安全模块的界面，我们可以把VPN的组件，都放在这个界面做参数设置。然后建立不同的VPN Group，再把属于不同VPN的组件拖入相对应的VPN Group。通过此界面，我们还可以把配置好的VPN设置信息，下载到S612/613安全模块。

   那我们如何下载MD741-1模块的信息呢？我们需要通过MD741-1模块内建的web管理界面，把VPN的信息载入该模块。如，下图：

  在正确配置MD741-1的参数，如：中心站的固定公网IP地址，VPN远程认证文件，本地网段和远程网段，等信息后。通过保存按键，MD741-1模块记载了本身的VPN信息和中心站的VPN信息。

待MD741-1模块内的SIM卡（例如，开通GPRS的中国移动SIM卡）工作正常，接入GPRS网络后，等待大概15 ~ 30s后，你会发现S612/613安全模块和MD741-1模块已经建立了VPN连接。这时，登陆MD741-1模块的web管理界面，你能看到VPN的状态，如上图。

2.2 组态STEP7硬件配置和组态SINAUT ST7远程连接。

     接下来，我们还需要在STEP7的NetPro管理界面，去添加远程S7-300站的TIM模块。并且在这个界面，可以组态各个TIM远程通讯模块的通讯连接。编译之后，可以下载到硬件里面去。这里主要是让PLC知道，TIM模块间是怎么连接的。

     接下来，我们就可以在SINAUT ST7的配置软件里，打开此项目的程序。在这里，我们可以配置中心站和所有子站的连接，也可以配置管理所有子站。

     配置完信息后，SINAUT ST7可以自动的把这些信息编译保存到STEP7的项目目录里面。然后，我们可以通过STEP7去下载信息至PLC里面。

    待系统装载了新的信息，正常运行后，这时你就可以在中心站访问远程站的PLC了。可以达到远程编程和维护的目的了。

2.3 组态SINAUT ST7cc远程连接。

   SINAUT ST7cc这个软件是用来为WinCC变量服务的。接下来，我们就需要在SINAUT ST7cc的管理界面里，配置WinCC需要用到的tag变量了。如图：

      PLC的变量和ST7cc的变量是要对应的。

各种数据都对应PLC的变量。通过这个软件，可以自动导出excel文件，以供WinCC使用。

2.


4 组态WinCC项目，实现远程数据采集和监控。

    在这一步，我们就可以导入从SINAUT ST7cc导出的excel文件。然后，我们就可以使用这些变量标签，去组态我们的HMI画面。

    我们把WinCC监控画面都做好了之后，我们就可以运行WinCC 操作画面。这时，我们就可以远程看到所有远程站的状态，报警，趋势，还可以远程操作泵阀等控制目标。至此，我们就完成了SINAUT系统的远程数据采集和远程维护的配置步骤。

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  小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55C，要安装电风扇，强迫通风。

    为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。

    当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至损坏。

    2.电源接线PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

    3.接地良好的接地是保证PLC可*工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能*近PLC

    4.直流24V接线端使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。

    每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。

    5.输入接线PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部传感器与输入端口的接线。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关，串联二极管的数目不能超过两只。另外，输入接线还应特别注意以下几点：

    （1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

    （2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。

    （3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。

    6.输出接线

    （1）可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。

    （2）输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

    （3）由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。

    （4）采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。

    （5）PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

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