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除了定义插槽的地址以外,每一个模块还有起始地址,该地址定义了模块在逻辑地址空间(I/O地址空间)的具体位置。I/O地址空间从地址0开始,上限与CPU有关。
模块的起始地址决定了输入和输出信号是如何由程序寻址(访问)的。对于数字模块,单独的信号(位)组合成8个一组,称为字节。模块有1、2或4字节,其相应的地址为0、1、2、3,寻址时从模块的起始地址开始。例如,对于一个起始地址为8的4个字节的数字模块,每个字节可以用8、9、10、11来寻址。对于模拟模块,独立的模拟信号(电压、电流)称为“通道”,每个通道有两个字节。根据设计的不同,模拟模块有2、4、8或16个通道,相应的地址空间为4、8、16或32字节。
当用SIMATIC工作站的硬件组态放置一个模块时,STEP 7能够自动地根据模块类型、插槽号和机架号从零开始为其分配模块地址。这个模块的起始地址与字节0(相对的)相一致,该地址可改变。
用户有在允许的地址空间内选择分配模块起始地址的权利,也有在混合数字或模拟模块上的输入和输出选择不同起始地址的权利。FM和CP通常对于输入和输出占用同样的起始地址。
与集中式模块一样,分布式I/O模块(工作站)在I/O地址空间中保留一个特殊的字节数。集中式模块的地址和分布式I/O模块的地址必须不能重叠。
数字模块通常根据其在过程映像中的地址进行安排,于是其信号状态可以自动地更新,通过“输入”和“输出”地址区域对其进行访问。模拟模块、FM和CP要保留一个不在过程映像中的地址。
在可编程序控制器中(S7工作站),每个插槽有固定的地址,该地址由机架号和插槽号组成。模块可以由插槽地址描述(“地理地址”)。
如果模块包括接口卡,则每个卡也分配一个子模块地址。在这种方式下,系统中的每个二进制信号、模拟信号和串行连接都有自己的的地址。
相应地,分布式I/O模块也有“地理地址”。这时,DP主系统编号和工作站编号取代机架编号。
可以用STEP7的“Hardware Configuration(硬件组态)”工具来完成S71作站的每一个模块物理位置的硬件组态,这个工具也可以设置模块起始地址和给模块配置参数。
子网络上的数据交换由不同的通信服务控制——这取决于所选择的连接。这些服务主要集中在以下方面:
S7功能用于SIMATIC的ZY通信服务。它们主要集中在CPU的操作系统中,并控制ZY处理单元、HMI单元以及编程设备之间的通信。
下面列出了其功能概要:
●编程设备(PG)功能:测试、启动及服务功能,由编程设备使用。例如,执行
“监控变量”功能、“读诊断缓冲器”或加载用户程序等。
●HMI功能:人机接口功能,由操作面板使用。例如,读取或写入变量。
●S7通信:用于大量数据交换的事件驱动的服务。由在用户程序中的系统功能块
SFB调用启动,具有修改和监控功能;静态组态连接。
●S7基本通信:每次传输交换76字节的事件驱动通信服务。由用户程序中的SFC调
用启动;动态非组态连接。
S7功能可以由MPI、PROFIBUS以及工业以太子网来执行。
全局数据通信用于在几个CPU之间交换小量数据,而不需要在用户程序中附加编程。传送可以是周期性的或事件驱动的。
全局通信是一个广播进程,数据接收不需要响应。要报告通信状态。全局数据通信只能在MPI总线或K总线上进行。
用PROFIBUS DP可以实现主站和从站分布式I/O之间的数据交换。通信根据EN 50170卷2进行传输和标准化。利用此服务,通过PROFIBUS DP可以访问SIMATIC从站或非SIMATIC标准的从站。
PROFIBUS FMS(现场总线信息规范)提供了用于结构化变量(FMS变量)的传送服务,与EN 50170卷2标准一致。通信仅通过在PROFIBUS子网络上的静态连接产生。
PROFIBUS-FDL(现场总线数据链接)用SDA(带响应发送数据)功能传输数据,根据EN50170卷2进行标准化。通信用静态连接产生。使用PROFIBUS-FDL,可以交换数据,例如通过PROFIBUS子网络与SIMATIC S5控制器交换数据。
ISO传输通信服务用IS0 8073 Class 4来启用数据传送。通信在静态连接上产生。使用ISO传输,可以交换数据,例如通过工业以太网与SIMATIC S5控制器交换数据。
基于TCP的ISO通信服务与具有RFC 1006扩展协议的TCP/IP标准相一致。通信通过工业以太网用静态连接产生。
子网络是具有相同物理特性和相同通信过程的通信路径。子网络是SIMATIC管理器中通信的ZY实体。
有以下具有不同性能的子网络:
●MPI
连接数据量较少的少量SIMATIC设备的低成本连网方式。
●PROFIBUS
少量和中等数据量的高速数据交换,主要用于分布式I/O。
一一业以太网
在计算机和可编程序控制器之间有高速、大量数据交换。
●点对点(PTP)
应用特殊规程在两个通信伙伴之间串行连接。
从STEP 7 V5开始,可以使用编程设备通过子网络连到SIMATIC S7进行编程和设置参数。子网络之间的网关必须位于具有“选择路径功能”的S71作站内。
1.MPI
SIMATIC S7的每一个CPU都有一个“具有多点连接能力的接口”(多点接口,或MPI),它能够建立子网络,使得CPU、人机接口设备和编程设备可以交换数据。数据交换由西门子专有规程处理。
MPI使用屏蔽双绞线或玻璃光缆或塑料光缆作为传输介质。在没有电气隔离接口的一个总线段内,电缆长度为50m,具体取决于传输速率;有电气隔离接口时可达1000m。可以通过RS 485中继器(可达1100m)或光电连接器(可达100km)来增加长度。数据传输速率通常为187.5Kbit/s。
MPI网络上的节点数是32。每个节点在一个特定的时间长度内对总线开放,可以发送数据帧。过了这段时间,它将总线读写权传递给下一个节点(“令Pai传递”过程)。
在MPI网络之上,可以通过全局数据通信、工作站外部S7基本通信或S7通信方式在CPU之间交换数据,不需要另加模块。
2.PROFIBUS
PROFIBUS代表“过程现场总线”,是一种与厂家无关的标准,符合EN 50170标准,用于网络连接现场设备。
屏蔽双绞线电缆、玻璃或塑料光纤电缆可以用作传输介质。总线段的长度取决于传输速率,传输速率12Mbit/s时,为100m;传输速率9.6Mbit/s时,为1000m。使用中继器或光纤连接模块可以扩大网络范围。
在PROFIBUS网络中,节点的数目是127,网络可以分段,每段Z多有32个节点。节点有主动节点和被动节点之分。主动节点可以有总线使用权,在特定的时间段内发送数据帧,然后将总线使用权传递给下一个节点(“令Pai传递”过程)。如果有被动节点(从站)配置给一个主动节点(主站),则在其拥有总线使用权的期间可以与配置给它的从站交换数据。被动节点不能拥有总线使用权。
可以通过PROFIBUS网络与分布式I/O实现连接,当然是由相应的PROFIBUS DP提供通信服务。可以使用CPU集成的或插入式的DP主站,或相应的CP。可以通过这个网络运行工作站内的S7基本通信或S7通信。
使用相应的CP可以用PROFIBUS FMS和RPOFIBUS FDL传送数据,有一些可加载的功能块(FMS接口或SEND/RECEIVE接口)可以作为用户程序接口。
3.工业以太网
工业以太网是连接计算机和可编程序控制器的子网络,主要用在工业领域,由国际标准IEEE 802.3定义。
工业以太网的电气物理连接使用的是双层屏蔽的同轴电缆或工业双绞线,光导连接使用的是玻璃光缆。在电气网络上,范围是1.5km;而在光缆网络上,范围是4.5km。数据传输速率为10Mbit/s。
使用工业以太网,网络的节点数可以在1000个以上。在访问总线之前,每个节点要检测总线,判断是否有其他节点在发送数据。如果有,该节点等待一个随机时间后,再次访问总线(CSMA/CD访问过程)。所有节点具有相同的访问权。
可以在工业以太网上使用S7通信来交换数据,并且可以使用S7功能。需要一个相关的CP来使用工业以太网,也可以建立ISO传输连接、基于TCP的ISO连接、TCP、UDP以及E-mail连接等。
4.点对点连接
点对点连接可以通过串行连接来交换数据。一个点对点连接可以由SIMATIC管理器来处理和组态。
传输介质是根据接口配置来选择的电缆,RS 232C (V.24)、20mA (TTY)和RS 422/485都是这种接口。传输速率对于20mA接口是300bit/s~19.2Kbit/s,对于RS 2320和RS 422/485是76.8Kbit/s。电缆长度取决于物理接口和传输速率,对于RS 232C是10m,对于20mA接口在9.6Kbit/s速率下是1000m,对于RS 422/485在19.2Kbit/s速率下是1200m。
3964 (R)、RK512、打印机驱动和ASCII驱动可以作为协议(过程),后者允许用户定义自己的过程。
5.AS接口
AS接口(执行器/传感器接口,AS-i)根据AS接口IEC TG 178标准将适当设计的二进制传感器和执行器连成网络。AS接口并不作为子网络出现在SIMATIC管理器中,仅AS-i主站由硬件组态或由网络组态。
传输介质是非屏蔽双绞线,给执行器和传感器传送数据和提供电源。网络范围在有中继器时可达300m,数据传输速率设定为167Kbit/s。
主站通过周期扫描控制Z多31个从站,保证了响应时间。
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