Количество абонентов в сети

Протокол предполагает одно активное (запрашивающее) устройство в линии (master), которое может обращаться к нескольким пассивным устройствам (slave), обращаясь к ним по уникальному в линии адресу. Синтаксис команд протокола позволяет адресовать 254 устройства, соединенных в линию.

Аппаратура реализующая протокол

Modbus RTU/ASCII топология: линия, звезда, дерево Сеть сегментирована, максимальная длинна сегмента 350 м, 250 узлов на сегмент. Кабель- витая пара.

Раздел 4 Технические средства промышленных сетей

Лекция 16. Тема 4.1 Программируемые контроллеры Simatic C7-200

План

• Назначение. Общие сведения, состав

• Центральные процессоры

• Модули ввода-вывода:

• Коммуникационные модули:

• Функциональные модули

• Человеко-машинный интерфейс

• Программное обеспечение

Общие сведения

Программируемые логические контроллеры семейства SIMATIC S7-200 (рисунок 4.1) являются идеальным средством для построения эффективных систем автоматического управления при минимальных затратах. Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и систем распределенного ввода-вывода с организацией обмена данными по PPI или MPI интерфейсу, сети PROFIBUS-DP, Industrial Ethernet или AS-интерфейсу.

Рисунок 4.1− Внешний вид SIMATIC S7-200

Особенности семейства SIMATIC S7-200:

• время выполнения 1К логических инструкций не превышает 0.37мс;

• наличие скоростных счетчиков внешних событий;

• наличие быстродействующих входов аппаратных прерываний;

• возможность наращивания количества обслуживаемых входов-выходов;

• наличие импульсных выходов (ШИМ или ЧИМ);

• потенциометры аналогового задания цифровых параметров;

• часы реального времени (встроенные или устанавливаемы в виде съемного модуля);

• мощный набор инструкций языка программирования;

• последовательный PPI-интерфейс, который может быть использован в качестве свободно программируемого порта;

• функции ведущего устройства AS-интерфейса, обеспечиваемые коммуникационным модулем CP 243-2;

• функции ведомого устройства PROFIBUS-DP, обеспечиваемые коммуникационным модулем EM 277;

• функции обмена данными через Industrial Ethernet, поддерживаемые коммуникационным процессором CP 243-1 и CP 243-1 IT;

• дружественная оболочка программирования STEP 7 Micro/Win;

• трехуровневая парольная защита программ пользователя;

• возможность работы с устройствами человеко-машинного интерфейса.

Основные характеристики:

• компактный пластиковый корпус;

• простое подключение внешних цепей через контакты с винтовыми зажимами с защитой всех токоведущих частей;

• наличие съемных терминальных блоков, позволяющих производить замену модулей без демонтажа их внешних цепей;

• монтаж на стандартную 35мм профильную шину DIN или на плоские поверхности с креплением винтами;

• соединение модулей с помощью плоских кабелей, вмонтированных в каждый модуль ввода-вывода или коммуникационный модуль.

Центральные процессоры снабжены встроенным блоком питания напряжением =24В для питания входных цепей контроллеров. В зависимости от модификации центрального процессора выходной ток блока питания может составлять 180, 280 или 400мА. Если мощности этих блоков питания недостаточно, то совместно с контроллерами могут быть использованы внешние источники питания семейства SITOP power.

Все центральные процессоры, за исключением CPU 221, позволяют

производить подключение модулей ввода-вывода. CPU 222 подключает до

2, CPU 224 и CPU 226 – до 7 модулей ввода-вывода. Модули ввода-вывода могут располагаться в два ряда. Связь между рядами выполняется интерфейсным кабелем 6ES7290-6AA20-0XA0 длиной 0.8м (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2− Интерфейсный кабель

Во входных каскадах дискретных входов центральных процессоров и модулей ввода дискретных сигналов применяются транзисторные оптроны с встречно-параллельным включением светодиодов. Это обеспечивает гальваническое разделение внешних и внутренних цепей модуля, а также позволяет использовать для питания напряжение любой полярности.

Допускается горизонтальная и вертикальная установка контроллеров. В последнем случае диапазон рабочих температур должен быть снижен до 45°C (рисунок 4.3).

Дискретные входы Транзисторные выходы Релейные выходы

Рисунок 4.3 − Гальваническое разделение цепей модуля

Промышленная связь

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 позволяют использовать для организации связи:

• PPI интерфейс. Подключение через встроенный порт;

• MPI интерфейс, в котором S7-200 способен выполнять только функции ведомого устройства;

• AS-I (Actuator Sensor Interface), в котором контроллеры S7-200 выполняют функции ведущего сетевого устройства. Подключение через CP 243-2;

• сеть PROFIBUS-DP, в которой S7-200 способны выполнять только функции ведомых DP устройств (интеллектуальных устройств распределенного ввода-вывода). Подключение через EM 277;

• сеть Industrial Ethernet, в которой S7-200 способен поддерживать до 8 логических соединений и использовать для передачи данных протокол TCP/IP. Подключение через коммуникационный процессор CP 243-1 или CP 243-1 IT.

PPI интерфейс

Все модели центральных процессоров S7-200 оснащены встроенным PPI (Point To Point Interface) интерфейсом (RS 485), который может быть использован для подключения программатора, устройств человеко-машинного интерфейса, других контроллеров S7-200. Каналы связи выполняются витой парой. В такой сети один центральный процессор способен поддерживать связь с несколькими центральными процессорами S7-200, текстовыми дисплеями или панелями оператора. Скорость передачи данных может достигать 187.5 Кбит/с.

К одному программатору, компьютеру, текстовому дисплею или панели оператора через PPI интерфейс может подключаться до 31 контроллера S7-200 (рисунок 4.4). Центральные процессоры S7-200 используют PPI интерфейс для непосредственной связи между контроллерами. Управление обменом данными выполняется с помощью инструкций NETR и NETW.

PPI интерфейс может быть использован для организации связи:

• с программаторами PG702, Field PG, Power PG;

• через PC/PPI кабель с АТ-совместимыми компьютерами;

• с текстовыми дисплеями TD200, панелью оператора TP070, а также другими панелями оператора SI-MATIC;

• с другими контроллерами S7-200.

Рисунок 4.4 − Подключение S7-200 к PPI интерфейсу

Встроенный коммуникационный интерфейс S7-200 может быть использован в свободно программируемом режиме. Этот режим позволяет поддерживать такие протоколы обмена данными как ASCII, Modbus и т.д. Подключение к устройствам с интерфейсом RS 232 допускается выполнять через PC/PPI кабель. Максимальная скорость передачи информации может достигать 38.4 Кбит/с.

MPI интерфейс

Контроллеры S7-200 производят обмен данными через MPI интерфейс со скоростью до 187.5 Кбит/с. Связь может осуществляться с контроллерами SIMATIC S7-400, SIMATIC S7-300, SIMATIC C7, системами компьютерного управления SIMATIC WinAC, панелями операторов SIMATIC, программаторами и компьютерами. В сети MPI контроллеры SIMATIC S7-200 могут выполнять только функции ведомых устройств и не могут обмениваться данными между собой (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5− Пример MPI интерфейса

AS интерфейс

Центральные процессоры S7-200 (кроме CPU 221) способны выполнять функции ведущего устройства AS-интерфейса (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 − Подключение к AS-интерфейсу

Подключение к AS-интерфейсу производится с помощью коммуникационного процессора CP 243-2. CP 243-2 позволяет подключать до 62 ведомых устройств AS-интерфейса, обслуживающих до 248 дискретных входов и выходов.