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   西门子s7-400数字量模块⑴在传统PLC工业工业以太网中上下网段使用不同的协议无法互操作，所以使用一层防火墙防止来自外部的非法访问，但PLC工业以太网将控制层和管理层连接起来，上下网段使用相同的协议，具有互操作性，所以使用两级防火墙，第二级的防火墙用于屏蔽内部网络的非法访问和分配不同权限合法用户的不同*。另外还可用根据日志记录调整过滤和登录策略。 　　PLC 　　要采取严格的权限管理措施，可以根据部门分配权限，也可以根据操作分配权限。由于工厂应用专业性很强，进行权限管理能有效避免非*操作。同时要对关键性工作站的操作系统的访问加以限制，采用内置的设备管理系统必须拥有记录审查功能，数据库自动记录设备参数修改事件：谁修改，修改的理由，修改之前和之后的参数，从而可以有据可查。 　　⑵在PLC工业以太网的应用中可以采用加密的方式来防止关键信息窃取。主要存在两种密码体制：对称密码体制和非对称密码体制。对称密码体制中加密解密双方使用相同的密钥且密钥保密，由于在通信之前必须完成密钥的分发，该体制中这一环节是不安全的。所以采用非对称密码体制，由于工业以太网发送的多为周期性的短信息，所以采用这种加密方式还是比较迅速的。对于工业以太网来说是可行的。还要对外部节点的接入加以防范。 　　⑶PLC工业以太网的实时性主要是由以下几点保证：限制工业以太网的通信负荷，采用100M的快速以太网技术提高带宽，采用交换式以太网技术和全双工通信方式屏蔽固有的CSMA/CD机制。随着网络的开放互连和自动化系统大量IT技术的引入，加上TCP/IP协议本身的开放性和层出不穷的网络病毒和攻击手段，网络安全可以成为影响PLC工业以太网实时性的一个突出问题。

集线器 　　相信绝大多数人都熟悉集线器。很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。集线器接收到来自某一端口的消息，再将消息广播到其它所有的端口。对来自任一端口的每一条消息，集线器都会把它传递到其它的各个端口。在消息传递方面，集线器是低速低效的，可能会出现消息冲突。然而，集线器的使用非常简单－实际上可以即插即用。集线器没有任何华而不实的功能，也没有冗余功能。

 　　可编程控制器 　　交换机 　　管理型 　　以太网连接设备发展的下一代产品是管理型交换机。相对集线器和非管理型交换机，管理型交换机拥有更多更复杂的功能，价格也高出许多－通常是一台非管理型交换机的3～4倍。管理型交换机提供了更多的功能，通常可以通过基于网络的接口实现*配置。它可以自动与网络设备交互，用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。一些老设备可能无法使用自动交互功能，因此手动配置功能是必*。 

绝大多数管理型交换机通常也提供一些高级功能，如用于远程监视和配置的SNMP（简单网络管理协议），用于诊断的端口映射，用于网络设备成组的VLAN（虚拟局域网），用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机，可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构，管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断优传输路径和备用路径，当优先路径中断时自动阻断（block）备用路径。 　　非管理型 　　集线器的发展产生了一种叫非管理型交换机的设备。它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，相对集线器更加智能化。非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度。另外，它具有一种称为“MAC地址表”的功能，能识别和记忆网络中的设备。换言之，如果端口2收到一条带有特定识别码的消息，此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次巨大的改进。然而，非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。

西门子可为用户提供自动化、驱动和低压开关技术以及工业软件，从丰富的标准产品到整体的解决方案，无所不包。 工业软件可以让用户的整个价值链达到，贯穿产品的设计开发、生产销售以及售后服务的整个过程。 我们的电气和机械部件能够为整个驱动链提供集成技术，从联轴器到齿轮箱、从电机到控制和驱动解决方案，非常全面，可应用于所有工业领域。 我们的全集成能源管理 (TIP) 技术平台可对能源的输送提供强有力的解决方案。西门子出色的产品质量树立了业界标杆。 对环保的高要求是我们环境管理的目标，我们始终贯彻执行。 从产品设计初期，我们便对产品可能对环境造成的影响进行考量， 因而我们的产品符合 RoHS（有害物质限令）标准。 同样地，我们的生产环境通过了 DIN EN ISO 14001 认证。但对于西门子而言，环境保护不只是这些，它还意味着我们要充分利用有价值的资源。 我们的节能型驱动产品便是有力证明，它们可以节约高达 60% 的能源。敬请了解西门子自动化与驱动解决方案为您带来的机遇， 从中发现经济有效的解决之道。携手西门子，提高您的竞争力。

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能较为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。S7-400中端到高端性能范围内功能强大的 PLC可满足要求极为苛刻的任务的解决方案全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行调整可实现分布式结构，适用十分灵活连接方便通信和联网功能操作方便，设计简单，不含风扇任务增加时可顺利扩展多重计算：多个 CPU 在一个 S7-400 中央控制器中同时运行。多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。模块化：通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。工程组态和诊断：结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可极为高效地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用高级语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。

S7-400H
具有冗余设计的高可用性自动化系统。用于具有很高故障安全要求的应用：重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。冗余设计的集功能提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置也可使用具有标准可用性的 I/O：单侧配置热后备：发生故障时，自动切换到备用设备。包含 2 个单独机架或一个分隔式中央机架的配置通过等时同步模式系统功能，可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环，以实现：分布式信号采集信号传输执行创建自动化解决方案，以恒定间隔时间（恒定总线周期时间）来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建*的部分过程图像。借助于恒定总线周期时间和分布式 I/O 同步信号处理，S7-400 可确保精确重现定义的的过程响应间。提供了大量支持等时同步模式系统功能的组件，可用来处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域内的要求苛刻的任务。

在分布式自动化解决方案中，SIMATIC S7-400 还将开辟高速处理操作的重要领用领域，并可实现最高精度和可重现性。这意味着可在提供且恒定的质量的同时提高产量。在运行模式下更改硬件组态（运行时组态，CiR）通过 SIMATIC S7-400，在工厂运转期间可以实现硬件组态的更改，不会影响生产的进行。选项包括：增加分布式 I/O 节点（PROFIBUS DP 或 PA 从站）在 ET 200M I/O 系统中增加模块并重新设置参数。CiR（即运行时组态）功能可在设备运行期间实现设备扩展和转换，从而降低设备调试和重新装备的时间。此外，通过该系统功能，还可以灵活响应工艺的变化（例如，工艺的优化），因为不必因硬件组态发生改变而将设备初始化或同步。

SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有*的性能/价格比。概述    SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有*的性能/价格比。    S7-200系列出色表现在以下几个方面：    * *的可靠性    * 极丰富的指令集    * 易于掌握    * 便捷的操作    * 丰富的内置集成功能     * 实时特性    * 强劲的通讯能力    * 丰富的扩展模块    S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。    S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。CPU单元设计    集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。不同的设备类型    CPU 221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。本机数字量输入/输出点    CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点。CPU 226具有24个输入点和16个输出点。中断输入    允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。高速计数器     CPU 221/222     4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器。    CPU224/226     6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。    CPU 222/224/226    可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。模拟电位器    CPU221/222 1个。    CPU224/226 2个。脉冲输出     2路高频率脉冲输出（最大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。实时时钟    例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。EEPROM存储器模块（选件）    可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。电池模块    用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。                                   当数据从RS-232传送到RS-485口时，PC/PPI 电缆是发送模式。当数据从RS-485传送到RS-232口PC/PPI 电缆是接收模式。当检测到RS-232的发送线有字符时，电缆立即从接收模式转换到发送模式。当RS-232发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时，电缆又切换到接收模式。这个时间与电缆上的DIP开关设定的波特率选择有关。                                   CPU 221    本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。                                   CPU 222    本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。                                   CPU 224    本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。                                 CPU 226    本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可*适应于一些复杂的中小型控制系统。

  SIMATICS7-300/400系列可编程控制器是西门子全集成自动化系统中的控制核心，是其集成与开放特性的重要体现。该系列PLC继承了西门子上一代PLC SIMATICS5系列的稳定、可靠和故障率低的精髓，将*控制思想、现代通信技术和IT技术的发展集于一身。

    今天我们就来好好学习一下SIMATICS7-300/400系列可编程控制器的精髓——通信功能，本篇文章为连载*篇，我们来看看SIMATICS7-300/400系列可编程控制器有哪些网络结构，以及通信网络。

    一、工业自动化网络结构

    1. 现场设备层

    现场设备层主要功能是连接现场设备，例如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。

    2. 车间监控层

    车间监控层又称为单元层，用来完成车间主生产设备之间的连接，包括生产设备状态的在线监控、设备故障报警及维护等。还有生产统计、生产调度等功能。传输速度不是最重要的，但是应能传送大容量的信息。

    3. 工厂管理层

    车间操作员工作站通过集线器与车间办公管理网络连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网，连接到工厂骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。S7-300/400有很强的通信功能，CPU模块集成有MPI和DP通信接口、PROFIBUS-DP、工业以太网的通信模块以及点对点通信功能。

    通过PROFIBUS-DP或AS-i现场总线，CPU与分布式I/O模块之间可以周期性地自动交换数据（过程映像数据交换），在自动化系统之间，PLC与计算机和HMI（人机接口）站之间，均可以交换数据。数据通信可以周期性地自动进行，或基于事件驱动（由用户程序块调用）。

    二、S7-300/400的通信网络

    1. 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。MPI的物理层是RS485，通过MPI能同时连接运行STEP 7的编程器、计算机、人机界面（HMI）以及其他SIMATICS7、M7和C7。通过MPI接口实现全局数据（GD）服务，周期性地相互进行数据交换。

    MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。。MPI网络的通信速率为19.2Kbps~12Mbps，最多可以连接32个节点，最大通讯距离为50m，但是可以通过中继器来扩展长度。

    2. PROFIBUS

    PROFIBUS是程序总线网络（PROcess FIeld BUS）的简称。用于车间监控和现场层的通信系统和开放性。PROFIBUS-DP与分布式I/O，最多可以与127个网络上的节点进行数据交换。网络中最多可以串接10个中继器来延长通信距离。使用光纤作通信介质，通信距离可达90km。

    3. 工业以太网

    西门子的工业以太网符合IEEE802.3国际标准，通过网关来连接远程网络。传输速率为10Mbit/s或100Mbit/s，最多1024个网络节点，网络的最大范围为150km。

    采用交换机式局域网，每个网段都能达到网络的整体性能和数据传输速率，电气交换模块与光纤交换模块将网络划分为若干个网段，在多个网段中可以同时传输多个报文。本地数据通信在本网段进行，只有的数据包可以超出本地网段的范围。

    全双工模式使一个站能同时发送和接收数据，不会发生冲突。其传输速度到20Mbit/s和200Mbit/s。可以构建环形冗余工业以太网。最大的网络重构时间为0.3秒。

    自适应功能自动检测出信号传输速率（10Mbit/s或100Mbit/s）。

    自协商是高速以太网的配置协议，通过协议确定数据传输速率和工作方式。

    使用SNMP-OPC服务器对支持SNMP协议的网络设备进行远程管理。

    4. 点对点连接

    点对点连接（Point-to-PointConnections）可以连接S7PLC和其他串口设备。使用CP340、CP341、CP440、CP441通信处理模块，或CPU31xC-2PtP集成的通信接口。

    接口有20mA（TTA），RS232C和RS422A/RS485。通信协议有ASCII驱动器、3964(R)和RK512（只适用于部分CPU）。

    使用通信软件PRODAVE和编程用的PC/MPI适配器，通过PLC的MPI编程接口，可以实现计算机与S7-300/400的通信。

    5. 通过AS-i网络的过程通信

    AS-i是执行器-传感器接口（Actuator Sensor Interface）的简称，位于层。

    AS-i中每个网段只能有一个主站。AS-i中所有分支的电路的最大总长度为100m，可以用中继器使其延长。可以用屏蔽的或非屏蔽的两芯电缆，支持总线供电。

    DP/AS-i网关（Gateway）用来连接PROFIBUS-DP和AS-i网络。

    CP 342-2最多可以连接32个数字量或31个模拟量AS-i从站，最多可以访问248个DI和186个DO，可以处理模拟量值。

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