西門子S7-200 SMART通信端口連接技術(shù)分析

每個S7-200 SMART CPU都提供一個以太網(wǎng)端口和一個RS485端口(端口0)，標(biāo)準(zhǔn)型CPU額外支持SB CM01信號板(端口1)，信號板可通過STEP 7-Micro/WIN SMART軟件組態(tài)為RS232通信端口或RS485通信端口。

CPU 通信端口引腳分配

1.S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 通信端口（端口0）是與 RS485 兼容的9針 D 型連接器。CPU 集成的 RS485 通信端口的引腳分配如表1. S7-200 SMART CPU 集成 RS485 端口的引腳分配表所示。

表1. S7-200 SMART CPU 集成 RS485 端口的引腳分配

2.標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 額外支持 SB CM01 信號板，該信號板可以通過 STEP 7-Micro/WIN SMART 軟件組態(tài)為 RS485通信端口或者 RS232 通信端口。表 2. 給出了 SB CM01 信號板的引腳分配 。

表2. S7-200 SMART SB CM01 信號板端口（端口1）的引腳分配表

使用STEP 7-Micro/WIN SMART 軟件組態(tài) SB CM01 信號板為 RS485通信端口或者RS232通信端口的過程如圖 1. SB CM01 信號板組態(tài)過程所示。

圖1. SB CM01 信號板組態(tài)過程

EM DP01通訊端口引腳分配

EM DP01 上的 RS485 串行通信接口是一個 RS485 兼容的九針迷你 D型插口，與歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 50170 規(guī)定的 PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)一致，下圖介紹了通訊端口的引腳分配。

圖 2. S7-200SMART EM DP01通訊端口的引腳分配

以太網(wǎng)端口連接

S7-200 SMART CPU 的以太網(wǎng)端口有兩種網(wǎng)絡(luò)連接方法：直接連接和網(wǎng)絡(luò)連接。

直接連接 ：

當(dāng)一個 S7-200 SMART CPU 與一個編程設(shè)備、 HMI 或者另外一個 S7-200 SMART CPU 通信時，實(shí)現(xiàn)的是直接連接。直接連接不需要使用交換機(jī)，使用網(wǎng)線直接連接兩個設(shè)備即可，如圖2.通信設(shè)備的直接連接所示。

圖 3. 通信設(shè)備的直接連接

網(wǎng)絡(luò)連接 ：

當(dāng)兩個以上的通信設(shè)備進(jìn)行通信時，需要使用交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接?？梢允褂脤?dǎo)軌安裝的西門子 CSM1277 4端口交換機(jī)來連接多個 CPU 和 HMI 設(shè)備，如圖 3. 多個通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接所示。

圖 4.多個通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接

RS485 網(wǎng)絡(luò)連接

RS485 網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離和波特率

RS485 網(wǎng)絡(luò)為采用屏蔽雙絞線電纜的線性總線網(wǎng)絡(luò)，總線兩端需要終端電阻。RS485 網(wǎng)絡(luò)允許每一個網(wǎng)段的最大通信節(jié)點(diǎn)數(shù)為 32 個，允許的最大電纜長度則由通信端口是否隔離以及通信波特率大小等兩個因素所決定，見表 3. RS485 網(wǎng)段電纜的最大長度所示。

表 3. RS485 網(wǎng)段電纜的最大長度

S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 端口以及 SB CM01 信號板都是非隔離型通信端口，允許的最大通信距離為 50m，該距離為網(wǎng)段中第一個通信節(jié)點(diǎn)到最后一個節(jié)點(diǎn)的距離。如果網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點(diǎn)數(shù)大于 32 個或者通信距離大于 50m 則需要添加 RS485 中繼器拓展網(wǎng)絡(luò)連接。

注意：

● S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 端口以及 SB CM01 信號板都是非隔離型，與網(wǎng)段中其它節(jié)點(diǎn)通信時需要做好參考點(diǎn)電位的等電位連接或者使用 RS485 中繼器為網(wǎng)絡(luò)提供隔離。參考點(diǎn)電位不同的節(jié)點(diǎn)通信時可能會導(dǎo)致通信錯誤或者端口燒壞。

● S7-200 SAMRT CPU 與其它節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)時，可以將 CPU 模塊右下角的傳感器電源的 M 端與其它節(jié)點(diǎn)通信端口的 0V 參考點(diǎn)連接起來做到等電位連接。

RS485 中繼器

RS485 中繼器可用于延長網(wǎng)絡(luò)距離，電氣隔離不同網(wǎng)段以及增加通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量。中繼器的作用如下：

1.延長網(wǎng)絡(luò)距離：

網(wǎng)絡(luò)中添加中繼器允許將網(wǎng)絡(luò)再延長 50m ，如果兩臺中繼器連接在一起，中間無其它節(jié)點(diǎn)，則可將網(wǎng)絡(luò)延長 1000m ，一個網(wǎng)絡(luò)中最多可以使用 9 個西門子中繼器。如圖 4. 使用 RS485 中繼器拓展網(wǎng)絡(luò)所示。

圖 5. 使用 RS485 中繼器拓展網(wǎng)絡(luò)

注意：

S7-200 SMART CPU自由口通信、Modbus RTU通信和USS通信時，不能使用西門子中繼器拓展網(wǎng)絡(luò)。

2.電氣隔離不同網(wǎng)段：

隔離網(wǎng)絡(luò)可以使參考點(diǎn)電位不相同的網(wǎng)段相互隔離，從而確保通信傳輸質(zhì)量。

3.增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：

在一個 RS485 網(wǎng)段中，最多可以連接 32 個通信節(jié)點(diǎn)。使用中繼器可以向網(wǎng)絡(luò)中拓展一個網(wǎng)段，可以再連接 32 個通信節(jié)點(diǎn)，但是中繼器本身也占用一個通信節(jié)點(diǎn)位置，所以拓展的網(wǎng)段只能再連接 31 個通信節(jié)點(diǎn)。

RS485 網(wǎng)絡(luò)連接器

西門子提供了兩種類型的 RS485 網(wǎng)絡(luò)連接器（如圖 5. RS485網(wǎng)絡(luò)連接器所示），可使用它們輕松地將多臺通信節(jié)點(diǎn)連接到通信網(wǎng)絡(luò)上。一種是標(biāo)準(zhǔn)型網(wǎng)絡(luò)連接器，另一種則增加了可編程接口。帶有可編程接口的網(wǎng)絡(luò)連接器可以將 S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 端口所有通信引腳擴(kuò)展到編程接口，其中 2 號、7 號引腳對外提供 24VDC電源，可以用于連接 TD400C 。

圖 6. RS485網(wǎng)絡(luò)連接器

網(wǎng)絡(luò)連接器上兩組連接端子，用于連接輸入電纜和輸出電纜。網(wǎng)絡(luò)連接器上具有終端和偏置電阻的選擇開關(guān)，網(wǎng)絡(luò)兩端的通信節(jié)點(diǎn)必須將網(wǎng)絡(luò)連接器的選擇開關(guān)設(shè)置為 On ，網(wǎng)絡(luò)中間的通信節(jié)點(diǎn)需要將選擇開關(guān)設(shè)置為 Off 。典型的網(wǎng)絡(luò)連接器終端電阻和偏置電阻接線如表 4. 網(wǎng)絡(luò)連接器終端和偏置電阻所示。

表 4. 網(wǎng)絡(luò)連接器終端和偏置電阻

使用 SB CM01 信號板可用于連接 RS485 網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)信號板為終端通信節(jié)點(diǎn)時需要接終端電阻和連接偏置電阻，典型的電路圖如圖 6. SB CM01 信號板終端和偏置電阻接線圖所示。

圖 7. SB CM01 信號板終端和偏置電阻接線

注意：

● 終端電阻用于消除通信電纜中由于特性阻抗不連續(xù)而造成的信號反射。信號傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)末端時，如果電纜阻抗很小或者沒有阻抗的話，在這個地方就會引起信號反射。消除這種反射的方法，就是在網(wǎng)絡(luò)的兩端端接一個與電纜的特性阻抗相同的終端電阻，使電纜阻抗連續(xù)。

● 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上沒有通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)總線處于空閑狀態(tài)，增加偏置電阻可使總線上有一個確定的空閑電位，保證了邏輯信號 “0”、“1” 的穩(wěn)定性。

RS232 連接

RS232 網(wǎng)絡(luò)為兩臺設(shè)備之間的點(diǎn)對點(diǎn)連接，最大通信距離為15m，通信速率最大為 115.2 Kbit/s 。RS232 連接可用于連接掃描器、打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備。SB CM01 信號板通過組態(tài)可以設(shè)置為 RS232 通信端口，典型的 RS232 接線方式如圖 7. SB CM01 信號板 RS232 連接圖所示。

S7-200Smart的多種通訊方式

1.兩臺S7-200Smart無線通訊

2.組態(tài)王/wincc/觸摸屏作為主站與S7-200smart從站通訊

3.S7-200Smart作為主站，2個從站分別采集4路模擬量信號和4路開關(guān)量信號

4.西門子觸摸屏與S7-200SMART以太網(wǎng)無線通訊

5.S7-200 SMART與IO模塊之間無線PROFINET通信

6.威綸通觸摸屏與S7-200Smart之間無線Ethernet通信

編輯：黃飛