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S7-200 SMART通信资源与通信端口「知识普及」

S7-200 SMART通信资源与通信端口「知识普及」

分享嘉宾:曹宗涛    内容来源:西门子PLC代理    发布时间:2021-09-09 17:14    浏览量: 第36353篇深度好文:3366个字| 9分钟阅读
    S7-200 SMART通信资源与通信端口。有客户问关于200SMART通信方面的问题,现将有关SMART200通信协议与资源,通信端口引脚分配及连接方式介绍一下。

西门子S7-200SMART  CPU
 200 SMART通信协议与资源
 
  每个S7-200 SMARTCPU都提供一个以太网端口和一个RS485端口(端口0),标准型CPU额外支持SBCM01信号板(端口1),信号板可通过STEP7-Micro/WINSMART软件组态为RS232通信端口或RS485通信端口。
 
  S7-200SMARTCPU可实现CPU、编程设备和HMI(人机界面)之间的多种通信:
 
  以太网:
 
  ●CPU与STEP7-Micro/WINSMART软件之间的数据交换。
 
  ●CPU与HMI之间的数据交换。
 
  ●CPU与其它S7-200SMARTCPU之间的GET/PUT通信。
 
  ●CPU与第三方设备之间的OpenIE(TCP、ISOonTCP、UDP)通信。
 
  ●CPU与IO设备或控制器之间的PROFINET通信(S7-200SMARTV2.4只支持做PROFINET的IO控制器,S7-200SMARTV2.5起支持做PROFINET的控制器和IO设备)。
 
  RS485/RS232:
 
  ●CPU与HMI之间的数据交换(PPI协议)。
 
  ●CPU使用自由端口模式与其它设备之间的串行通信(例如:XMT/RCV通信、ModbusRTU通信、USS通信等)。
 
  S7-200SMARTCPU可同时支持的最大通信连接资源数如下:
 
  以太网:
 
  ●1个连接用于与STEP7-Micro/WINSMART软件的通信。
 
  ●8个连接用于CPU与HMI之间的通信。
 
  ●8个连接用于CPU与其它S7-200SMARTCPU之间的GET/PUT主动连接。
 
  ●8个连接用于CPU与其它S7-200SMARTCPU之间的GET/PUT被动连接。
 
  ●8个连接用于CPU与第三方设备之间的OpenIE主动连接。
 
  ●8个连接用于CPU与第三方设备之间的OpenIE被动连接。
 
  ●8个连接用于CPU其他IO设备或者驱动器的PROFINET连接。
 
  ●1个连接用于CPU其他IO控制器的PROFINET连接。
 
  RS485/RS232:
 
  ●4个连接用于CPU与HMI之间的通信(PPI协议)。
 
  注意:
 
  ●S7200 SMARTCPU以太网通信端口从V2.4版本(STEP7-Micro/WINSMART也必须是V2.4及以上)开始支持PROFINET控制器。
 
  ●S7-200 SMARTCPU以太网通信端口从V2.5版本(STEP7-Micro/WINSMART也必须是V2.5及以上)开始支持PROFINET控制器,同时支持PROFINET智能设备。
 
  ●S7-200SMARTCPU以太网通信端口从V2.2版本开始支持TCP、UDP和ISOonTCP等开放式用户通信及ModbusTCP通信。
 
  ●S7-200SMARTCPURS485/RS232通信端口采用PPI协议时具有4个连接资源用于CPU与HMI之间的通信,采用自由口通信时则不受该连接资源限制。
 
  ●S7-200SMARTCPURS485/RS232通信端口不再支持CPU之间PPI通信。
 
  
S7-200 SMART通信端口以及连接方式
 
  每个S7-200SMARTCPU都提供一个以太网端口和一个RS485端口(端口0),标准型CPU额外支持SBCM01信号板(端口1),信号板可通过STEP7-Micro/WINSMART软件组态为RS232通信端口或RS485通信端口。
 
  CPU通信端口引脚分配
 
  1.S7-200SMARTCPU集成的RS485通信端口(端口0)是与RS485兼容的9针D型连接器。CPU集成的RS485通信端口的引脚分配
  
       2.标准型CPU额外支持SBCM01信号板,该信号板可以通过STEP7-Micro/WINSMART软件组态为RS485通信端口或者RS232通信端口。
  
       使用STEP7-Micro/WINSMART软件组态SBCM01信号板为RS485通信端口或者RS232通信端口的过程
       EMDP01通讯端口引脚分配
 
  EMDP01上的RS485串行通信接口是一个RS485兼容的九针迷你D型插口,与欧洲标准EN50170规定的PROFIBUS标准一致,下图介绍了通讯端口的引脚分配。
       以太网端口连接
 
  S7-200SMARTCPU的以太网端口有两种网络连接方法:直接连接和网络连接。
 
  直接连接:
 
  当一个S7-200SMARTCPU与一个编程设备、HMI或者另外一个S7-200SMARTCPU通信时,实现的是直接连接。直接连接不需要使用交换机,使用网线直接连接两个设备即可。
       网络连接:
 
  当两个以上的通信设备进行通信时,需要使用交换机来实现网络连接。可以使用导轨安装的西门子CSM12774端口交换机来连接多个CPU和HMI设备。
 
   RS485网络连接
 
  RS485网络的传输距离和波特率
 
  RS485网络为采用屏蔽双绞线电缆的线性总线网络,总线两端需要终端电阻。RS485网络允许每一个网段的最大通信节点数为32个,允许的最大电缆长度则由通信端口是否隔离以及通信波特率大小等两个因素所决定。
  
 
       S7-200smart CPU集成的RS485端口以及SBCM01信号板都是非隔离型通信端口,允许的最大通信距离为50m,该距离为网段中第一个通信节点到最后一个节点的距离。如果网络中的通信节点数大于32个或者通信距离大于50m则需要添加RS485中继器拓展网络连接。
 
  注意:
 
  ●S7-200SMARTCPU集成的RS485端口以及SBCM01信号板都是非隔离型,与网段中其它节点通信时需要做好参考点电位的等电位连接或者使用RS485中继器为网络提供隔离。参考点电位不同的节点通信时可能会导致通信错误或者端口烧坏。
 
  ●S7-200SAMRTCPU与其它节点联网时,可以将CPU模块右下角的传感器电源的M端与其它节点通信端口的0V参考点连接起来做到等电位连接。
 
  RS485中继器
 
  RS485中继器可用于延长网络距离,电气隔离不同网段以及增加通信节点数量。中继器的作用如下:
 
  1.延长网络距离:
 
  网络中添加中继器允许将网络再延长50m,如果两台中继器连接在一起,中间无其它节点,则可将网络延长1000m,一个网络中最多可以使用9个西门子中继器。
注意:
 
  S7-200SMARTCPU自由口通信、ModbusRTU通信和USS通信时,不能使用西门子中继器拓展网络。
 
  2.电气隔离不同网段:
 
  隔离网络可以使参考点电位不相同的网段相互隔离,从而确保通信传输质量。
 
  3.增加网络设备:
 
  在一个RS485网段中,最多可以连接32个通信节点。使用中继器可以向网络中拓展一个网段,可以再连接32个通信节点,但是中继器本身也占用一个通信节点位置,所以拓展的网段只能再连接31个通信节点。
 
  RS485网络连接器
 
  西门子提供了两种类型的RS485网络连接器(如图5.RS485网络连接器所示),可使用它们轻松地将多台通信节点连接到通信网络上。一种是标准型网络连接器,另一种则增加了可编程接口。带有可编程接口的网络连接器可以将S7-200SMARTCPU集成的RS485端口所有通信引脚扩展到编程接口,其中2号、7号引脚对外提供24VDC电源,可以用于连接TD400C。
 
  网络连接器上两组连接端子,用于连接输入电缆和输出电缆。网络连接器上具有终端和偏置电阻的选择开关,网络两端的通信节点必须将网络连接器的选择开关设置为On,网络中间的通信节点需要将选择开关设置为Off。典型的网络连接器终端电阻和偏置电阻接线如表4.网络连接器终端和偏置电阻所示。
 使用 SB CM01 信号板可用于连接 RS485 网络,当信号板为终端通信节点时需要接终端电阻和连接偏置电阻,典型的电路图如图 6. SB CM01 信号板终端和偏置电阻接线图所示。
 注意:
 
  ●终端电阻用于消除通信电缆中由于特性阻抗不连续而造成的信号反射。信号传输到网络末端时,如果电缆阻抗很小或者没有阻抗的话,在这个地方就会引起信号反射。消除这种反射的方法,就是在网络的两端端接一个与电缆的特性阻抗相同的终端电阻,使电缆阻抗连续。
 
  ●当网络上没有通信节点发送数据时,网络总线处于空闲状态,增加偏置电阻可使总线上有一个确定的空闲电位,保证了逻辑信号“0”、“1”的稳定性。
 
  RS232连接
 
  RS232网络为两台设备之间的点对点连接,最大通信距离为15m,通信速率最大为115.2Kbit/s。RS232连接可用于连接扫描器、打印机、调制解调器等设备。SBCM01信号板通过组态可以设置为RS232通信端口,典型的RS232接线方式如图7.SBCM01信号板RS232连接图所示。
 
  RS-485网络连接器
 
  在S7-200SMART系统中,无论是组成PPI通信、还是自由口通信,用到的主要部件都是一样的:
 
  PROFIBUS电缆:电缆型号有多种,其中最基本的是PROFIBUSFC(FastConnect快速连接)Standard电缆(订货号6XV1830-0EH10)
 
  PROFIBUS网络连接器:网络连接器也有多种形式,如出线角度不同等等
 
  连接网络连接器
 
  A.电缆和剥线器。使用FC技术不用剥出裸露的铜线。
       B.打开PROFIBUS网络连接器。首先打开电缆张力释放压块,然后掀开芯线锁。
       C.去除PROFIBUS电缆芯线外的保护层,将芯线按照相应的颜色标记插入芯线锁,再把锁块用力压下,使内部导体接触。应注意使电缆剥出的屏蔽层与屏蔽连接压片接触。
由于通信频率比较高,因此通信电缆采用双端接地。电缆两头都要连接屏蔽层。
 
  D.复位电缆压块,拧紧螺丝,消除外部拉力对内部连接的影响。
网络连接器
 
  网络连接器主要分为两种类型:带和不带编程口的。不带编程口的插头用于一般联网,带编程口的插头可以在联网的同时仍然提供一个编程连接端口,用于编程或者连接HMI等。
右侧的是带编程口的网络连接器(订货号:6ES7972-0BB52-0XA0)
 
  线型网络结构
       通过PROFIBUS电缆连接网络插头,构成总线型网络结构。
网络连接器A、B、C分别插到三个通信站点的通信口上;电缆a把插头A和B连接起来,电缆b连接插头B和C。线型结构可以照此扩展。
 
  注意圆圈内的"终端电阻"开关设置。网络终端的插头,其终端电阻开关必须放在"ON"的位置;中间站点的插头其终端电阻开关应放在"OFF"位置。
 
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