对于控制层和现场层的通信网络,PROFIBUS 依然是国际上应用最广泛的现场总线标准之一。
所有 SIMATIC 系列 PLC CPU 都自带或可通过扩展 CP/CM 模块支持PROFIBUS 通讯 ,这些 PROFIBUS 通信处理器模块是西门子 PLC 家族的重要组成部分,它们扩展了 PLC 的通信接口,同时还通过自身支持的通信功能,进一步丰富了 PLC 站点的通信应用,减轻了 CPU 的负荷。
西门子全系列的 PLC,从 S7-300/400 到 S7-1200/1500,都提供了多种类的 PROFIBUS 通信处理器,面对种类繁多的通信模块,我们该如何选择呢?
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接下来的内容,我们就会带大家一起来探秘 SIMATIC PLC PROFIBUS 通信处理器。
一、SIMATIC PLC PROFIBUS 通信处理器
SIMATIC PLC PROFIBUS 通信处理器是对 CPU 通信能力的一个补充,每添加一个 PROFIBUS 通信处理器,相当于给 CPU 额外增加了一个通信接口,增加了 CPU 的通信能力。总体来说,增加 PROFIBUS 通信处理器的功能主要有以下几方面:
扩展网络:增加一个完全隔离的 PROFIBUS 网络,扩展连接设备的数量。
减轻网络压力:通过添加额外的通信处理器,可以将设备分散连接到不同的PROFIBUS 子网络中,减少每个子网络的设备数,进一步减轻每个网络的通信压力以及可能的干扰。
扩展通信资源及协议:常用的工业领域的通信连接资源及协议的扩展,例如:PROFIBUS DP、S7、FDL、PG/OP 等。
1.1 S7-300 PROFIBUS 通信处理器
S7-300 系列的 CPU 并不是所有型号都集成了 PROFIBUS 接口,考虑到为了实现 PROFIBUS 通信能力,或者扩展通信资源,此时我们可以选择在 CPU 后添加 CP 模块。
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S7-300 的 PROFIBUS CP 卡有以下三种型号,下面的表格我们列出了三种模块常用的通信协议和连接资源数量。
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从表格中我们不难看出三种模块的区别和应用场合。
CP 342-5 和 CP 342-5 FO 两个模块的通信功能及参数完全相同,唯一的区别是物理接口的不同,CP342-5 带有最常规的 RS485 电气接口,而 CP342-5 FO 模块的物理接口则为塑料光纤接口,因此这个模块特别适用于接入到现场的光纤网络中,可以防止出现电磁干扰的问题。
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从支持的通信协议和功能方面,CP342-5 / CP 342-5 FO 支持最常用的PROFIBUS DP 主从通信,支持作为 DP 主站或 DP 从站,此外还支持作为 S7 通信中的客户端或服务器,能够连接编程设备进行编程调试,还可以连接上位机和触摸屏实现HMI通信。
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对于 CP343-5 模块来说,它最常用的场景就是需要实现 FMS 协议通讯时,可以将 SIMATIC S7 简单地集成进多厂商自动化组。
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1.2 S7-400 PROFIBUS 通信处理器
S7-400 CPU 都集成有 PROFIBUS 接口,可以满足常规的 PROFIBUS 通讯需求,但是经常遇到以下情况,就需要额外的 PROFIBUS CP 模块来扩展 CPU 通信接口:
1)CPU 集成 PROFIBUS 接口无法连接更多的从站
2)连接的从站过多,需要限制网络规模,因此需要额外的 CP 模块隔离网络
3)现场存在相同站点地址的从站
4)需要连接不同通信速率参数的站点
5)需要实现额外的通信协议,例如 FDL,FMS
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下面的表格我们可以看到 S7-400 的 PROFIBUS CP 卡的功能区别。
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从表格中我们不难看出两种模块的区别和应用场合。
CP 443-5 EXT 支持作为 PROFIBUS DP 主站通信,此外还支持比较常见的S7、PG/OP、FDL 等几种通信协议,因此一般情况下,这款模块是 S7-400 系列中最常用的 PROFIBUS 扩展模块。
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对于 CP443-5 Basic 模块来说,它最常用的场景就是需要实现 FMS 协议通讯时,而随着 FMS 通信协议的使用越来越少,这款模块目前在现场也很少会用到,所有模块目前已经被宣布淘汰。
1.3 S7-1200 PROFIBUS 通信处理器
随着西门子 PLC 技术的发展,由于以太网通信的普及以及便利性,CPU 都会集成以太网接口,因此对于 PROFIBUS 通信接口的需求有所降低,对于 S7-1200 系列的 CPU,不再集成 PROFIBUS 接口,考虑到为了实现 PROFIBUS通信能力,此时我们可以选择在 CPU左侧扩展支持 PROFIBUS 通信的 CM 模块。
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下面的表格我们可以看到 S7-1200 的两款 PROFIBUS CM 模块的功能区别。
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从表格中我们不难看出两种模块的区别和应用场合。
这两款模块能够实现最基本的 PROFIBUS 通信需求:
对于 CM1242-5,它仅支持作为 PROFIBUS DP 从站,不支持额外的通信功能。
对于 CM1243-5,它仅支持作为 PROFIBUS DP 主站,此外可以支持 S7 以及 PG/OP 通信服务,最大连接数 S7 为4,OP 为3,PG 为1,能够满意最基本的连接需求。
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1.4 S7-1500 PROFIBUS 通信处理器
对于 S7-1500 系列的 CPU,仅在1516 及以上的型号上集成有 PROFIBUS 接口,考虑到为了实现 PROFIBUS 通信能力,此时我们可以选择合适的PROFIBUS CP/CM 模块。
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下面的表格中也列出了 S7-1500 主要的两款 PROFIBUS 通信模块和功能区别。
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从表格中我们不难看出两种模块的区别。对于最基本的 PROFIBUS 通信需求,这两款模块都能够满足,但是它们之间存在性能上的差异,CM1542-5 挂载的从站数量以及通信资源方面要强于 CP1542-5,此外 CM1542-5 还支持 FDL 通信。
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1.5 ET200SP PROFIBUS 通信处理器
对于 ET200SP 系列的 CPU,本体没有集成 PROFIBUS 通信接口,但是也可以通过添加 CM DP 模块来扩展出一个 PROFIBUS 通信接口。
下表列出了通过 ET200SP CM DP 模块所支持的通信服务。
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随着现场总线技术的发展,基于以太网的 PROFINET 总线逐步替代了 PROFIBUS 成为目前使用最广泛的总线之一,但是由于很多现场还存在仅支持PROFIBUS 通信接口的设备,或者现场一直运行着多年前的老旧系统,或者由于使用习惯的原因,未来很长一段时间内,我们仍会有关于 PROFIBUS 通信的需求,希望通过本文的介绍,帮助大家对各个系列 PLC 产品中的 PROFIBUS 通信处理器有所了解。
本文来源于西门子,仅作知识分享。