S7-200 SMART通信端口

時(shí)間：2021-10-25作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：526

S7-200 SMART 通信端口以及連接方式

每個(gè) S7-200 SMART CPU 都提供一個(gè)以太網(wǎng)端口和一個(gè) RS485 端口（端口0），標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 額外支持 SB CM01 信號(hào)板（端口1），信號(hào)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

連接器	引腳標(biāo)號(hào)	信號(hào)	引腳定義
	1	屏蔽	機(jī)殼接地
	2	24V 返回	邏輯公共端
	3	RS-485 信號(hào) B	RS-485 信號(hào) B
	4	發(fā)送請(qǐng)求	RTS （TTL）
	5	5V 返回	邏輯公共端
	6	+ 5V	+5 V，100 Ω 串聯(lián)電阻
	7	+24V	+24 V
	8	RS-485 信號(hào) A	RS-485 信號(hào) A
	9	不適用	10 位協(xié)議選擇（輸入）
	外殼	屏蔽	機(jī)殼接地

2.標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 額外支持 SB CM01 信號(hào)板，該信號(hào)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(hào)板的引腳分配 。
表2. S7-200 SMART SB CM01 信號(hào)板端口（端口1）的引腳分配表

連接器	引腳標(biāo)號(hào)	信號(hào)	引腳定義
	1	接地	機(jī)殼接地
	2	Tx/B	RS232-Tx/RS485-B
	3	發(fā)送請(qǐng)求	RTS （TTL）
	4	M接地	邏輯公共端
	5	Rx/A	RS232-Rx/RS485-A
	6	+ 5V	+5 V，100 Ω 串聯(lián)電阻

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

圖1. SB CM01 信號(hào)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(gè) 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(gè) S7-200 SMART CPU 與一個(gè)編程設(shè)備、 HMI 或者另外一個(gè) S7-200 SMART CPU 通信時(shí)，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(gè)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(gè)以上的通信設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，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(gè) CPU 和 HMI 設(shè)備，如圖 3. 多個(gè)通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接所示。

圖 4.多個(gè)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(gè)網(wǎng)段的較大通信節(jié)點(diǎn)數(shù)為 32 個(gè)，允許的較大電纜長(zhǎng)度則由通信端口是否隔離以及通信波特率大小等兩個(gè)因素所決定，見表 3. RS485 網(wǎng)段電纜的較大長(zhǎng)度所示。
表 3. RS485 網(wǎng)段電纜的較大長(zhǎng)度

波特率（bit/s）	S7-200 SMART CPU 端口	隔離型 CPU 端口
9.6K~187.5K	50m	1000m
500K	不支持	400m
1M~1.5M	不支持	200m
3M~12M	不支持	100m

S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 端口以及 SB CM01 信號(hào)板都是非隔離型通信端口，允許的較大通信距離為 50m，該距離為網(wǎng)段中**個(gè)通信節(jié)點(diǎn)到最后一個(gè)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(gè)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(hào)板都是非隔離型，與網(wǎng)段中其它節(jié)點(diǎn)通信時(shí)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(shí)可能會(huì)導(dǎo)致通信錯(cuò)誤或者端口燒壞。
● S7-200 SAMRT CPU 與其它節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)時(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng) 50m ，如果兩臺(tái)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(zhǎng) 1000m ，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中較多可以使用 9 個(gè)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(shí)，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(gè) RS485 網(wǎng)段中，較多可以連接 32 個(gè)通信節(jié)點(diǎn)。使用中繼器可以向網(wǎng)絡(luò)中拓展一個(gè)網(wǎng)段，可以再連接 32 個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，但是中繼器本身也占用一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)位置，所以拓展的網(wǎng)段只能再連接 31 個(gè)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(tái)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(hào)、7 號(hào)引腳對(duì)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(hào)板可用于連接 RS485 網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)信號(hào)板為終端通信節(jié)點(diǎn)時(shí)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(hào)板終端和偏置電阻接線圖所示。

圖 7. SB CM01 信號(hào)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(hào)反射。信號(hào)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)末端時(shí)，如果電纜阻抗很小或者沒有阻抗的話，在這個(gè)地方就會(huì)引起信號(hào)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(gè)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(shí)，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(gè)確定的空閑電位，保證了邏輯信號(hào) “0”、“1” 的穩(wěn)定性。

RS232 連接

RS232 網(wǎng)絡(luò)為兩臺(tái)設(shè)備之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，較大通信距離為15m，通信速率較大為 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(hào)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(hào)板 RS232 連接圖所示。

圖 8. SB CM01 信號(hào)板 RS232 連接

RS-485網(wǎng)絡(luò)連接器

在S7-200 SMART系統(tǒng)中，無論是組成PPI通信、還是自由口通信，用到的主要部件都是一樣的：

PROFIBUS電纜：電纜型號(hào)有多種，其中較基本的是PROFIBUS FC（Fast Connect快速連接）Standard電纜（訂貨號(hào)6XV1 830-0EH10）

PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器：網(wǎng)絡(luò)連接器也有多種形式，如出線角度不同等等

連接網(wǎng)絡(luò)連接器

A. 電纜和剝線器。使用FC技術(shù)不用剝出裸露的銅線。


圖1. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器（FCS，訂貨號(hào)6GK1905-6AA00）。

B. 打開PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器。首先打開電纜張力釋放壓塊，然后掀開芯線鎖。


圖2. 打開的PROFIBUS連接器

C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護(hù)層，將芯線按照相應(yīng)的顏色標(biāo)記插入芯線鎖，再把鎖塊用力壓下，使內(nèi)部導(dǎo)體接觸。應(yīng)注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。


圖3. 插入電纜

 由于通信頻率比較高，因此通信電纜采用雙端接地。電纜兩頭都要連接屏蔽層。

D. 復(fù)位電纜壓塊，擰緊螺絲，消除外部拉力對(duì)內(nèi)部連接的影響。

 

網(wǎng)絡(luò)連接器

網(wǎng)絡(luò)連接器主要分為兩種類型：帶和不帶編程口的。不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網(wǎng)，帶編程口的插頭可以在聯(lián)網(wǎng)的同時(shí)仍然提供一個(gè)編程連接端口，用于編程或者連接HMI等。


圖4. 左側(cè)為不帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號(hào)：6ES7 972-0BA52-0XA0）
右側(cè)的是帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號(hào)：6ES7 972-0BB52-0XA0）

線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通過PROFIBUS電纜連接網(wǎng)絡(luò)插頭，構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。


圖5. 總線型網(wǎng)絡(luò)連接

在上圖中，網(wǎng)絡(luò)連接器A、B、C分別插到三個(gè)通信站點(diǎn)的通信口上；電纜a把插頭A和B連接起來，電纜b連接插頭B和C。線型結(jié)構(gòu)可以照此擴(kuò)展。

注意圓圈內(nèi)的"終端電阻"開關(guān)設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)終端的插頭，其終端電阻開關(guān)必須放在"ON"的位置；中間站點(diǎn)的插頭其終端電阻開關(guān)應(yīng)放在"OFF"位置。


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