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PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成。主站一般要復(fù)雜些；從站為簡單的外圍設(shè)備，典型的從站為傳感器、執(zhí)行器及變送器，它們沒有總線控制權(quán)，僅對接收到的信息給予回答，或者主站發(fā)出請求時回送給主站相應(yīng)信息。因此，從站只需要協(xié)議的一小部分，實現(xiàn)起來非常方便。

PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Open System Interconnection，OSI)作為參考模型，該模型共有7層，PROFIBUS-DP定義了其中的、二層和用戶接口。第3到7層未加描述。

圖1為ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結(jié)構(gòu)比較。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。物理層采用EIARS-485雙絞線或光纖，連接器采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的9針D型插座。數(shù)據(jù)鏈路層提供了介質(zhì)存取控制功能、數(shù)據(jù)的完整性檢查以及傳輸執(zhí)行的協(xié)議，在PROFIBUS中稱第2層為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路(FDL)(包括介質(zhì)訪問存取控制(MAC)子層、現(xiàn)場總線鏈路控制(FLC)子層、現(xiàn)場總線管理(FMA1/2)子層)，采用混合介質(zhì)存取協(xié)議，對應(yīng)于DIN(E)19245，支持單主或多主系統(tǒng)，主或從設(shè)備，大站數(shù)為126。它包括主站之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧钆骗h(huán)方式和從站之間的主-從方式。PROFIBUS第7層包括底層接口(LLI)、現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS)和現(xiàn)場總線管理(FMA7)。

圖1　ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結(jié)構(gòu)比較

圖2為PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)傳輸示意圖，即主站發(fā)送請求，訪問DP從站，其中包括幀格式；從站收到請求信息后，立即響應(yīng)主站，并回送響應(yīng)幀。

圖2　PROFIBUS-DP用戶數(shù)據(jù)傳輸

S7-1200和S7-1500指令的比較

下圖是博途的STEP7 V12幫助中的指令概覽?？梢钥闯?，S7-1200和S7-1500的指令是兼容的，S7-1200的指令是S7-1500的指令的子集?？梢哉J(rèn)為S7-1200是精簡版的S7-1500。如果暫時沒有條件使用S7-1500，可以先使用S7-1200，為今后使用S7-1500打下基礎(chǔ)。

1．可用的編程語言

S7-1500和S7-1200都能使用梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)化控制語言（SCL）語言。為了和S7-300/400兼容，S7-1500還可以使用STL語言。

2．指令的比較

1）S7-1500的基本指令比S7-1200多9條指令。

2）擴(kuò)展指令中只有S7-1500有PROFIenergy（使用 PROFINET 進(jìn)行能源管理）指令。此外S7-1500比S7-1200多11條指令。

3）“技術(shù)”類指令S7-1500比S7-1200多5條高速計數(shù)器指令。

4）“通信”類指令S7-1200比S7-1500多3條發(fā)送電子郵件的指令。

S7-1200 間接尋址指令的應(yīng)用

S7-1200的間接尋址需要通過數(shù)據(jù)塊中的數(shù)組來實現(xiàn)。指令FieldRead通過索引（又稱為下標(biāo)）變量從數(shù)組中讀取數(shù)值，指令FieldWrite 通過索引變量向數(shù)組中寫數(shù)值，使用這兩條指令可以實現(xiàn)間接尋址。

   索引變量是間接尋址中的地址指針，它的值是要讀寫的數(shù)組元素的索引值。地址指針就像收音機(jī)調(diào)臺的指針，改變指針的位置，指針指向不同電臺。改變地址指針中的索引值，指針“指向”數(shù)組不同的元素。間接尋址的優(yōu)點是可以在程序處理期間，通過改變指針的值動態(tài)地修改指令中的地址。

   首先生成一個名為“數(shù)據(jù)塊1”的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB2，在數(shù)據(jù)塊中生成名為“數(shù)組1”的數(shù)組Array[1..10] of Int，其元素的數(shù)據(jù)類型為Int。

   這兩條指令沒有列入指令列表和指令列表，編程時將收藏夾中的空邏輯框插入程序，點擊其中紅色的“??”，打開下拉式列表框，可以看到列表框底部的指令FieldWrite或FieldRead。點擊生成的指令框中的“???”，用列表設(shè)置要寫入或讀取的數(shù)據(jù)類型為Int（見下圖）。兩條指令的參數(shù)MEMBER的實參必須是數(shù)組的個元素“數(shù)據(jù)塊1”.數(shù)組1[1]。

   指令的輸入?yún)?shù)索引值“INDEX”是要讀寫的數(shù)組中的元素的下標(biāo)，數(shù)據(jù)類型為DINT（雙整數(shù)）。參數(shù)“VALUE”是要寫入數(shù)組元素的值或要讀取的數(shù)組元素的值。

   下圖中的FieldWrite指令將常數(shù)25寫入數(shù)組1中的元素“數(shù)組1[3]”。FieldRead指令讀取數(shù)組元素“數(shù)組1[3]”的值，將它保存到MW20。改變INDEX的值，可以讀寫別的數(shù)組元素的值。

西門子 S7-1500 PLC 產(chǎn)品應(yīng)用

SIMATIC S7-1500控制器提供了更高性能，位指令的處理時間低至1ns，浮點運算的指令處理時間低至10ns(取決于CPU類型，這在次上市發(fā)布的產(chǎn)品中是不可能的)。背板總線的速度是S7-400PLC的40倍;由于代碼生成得到優(yōu)化，CPU的響應(yīng)速度與現(xiàn)有控制器的CPU相比更快。

每個CPU都配有一個PROFINET IO (2端口換機(jī))標(biāo)準(zhǔn)接口。CPU 1516-3PN/DP另外還具有一個集成PROFINET基本接口，例如，可用于網(wǎng)絡(luò)隔離。

除集成接口外，每個SIMATIC S7-1500控制器還可通過通信模塊或通信處理器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣就提供了很多其它連接方法，例如，通過PROFIBUS進(jìn)行連接，通過以太網(wǎng)進(jìn)行連接，或通過采用協(xié)議USS或Modbus RTU的串行接口進(jìn)行連接。

集成技術(shù)

SIMATIC S7-1500可以不使用任何附加模塊而在PLC中集成運動控制功能。通過PLCopen，該控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的塊，可用來連接模擬驅(qū)動器和PROFIdrive驅(qū)動器。運動控制功能支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸以及外部編碼器。

為了有效調(diào)試和快速優(yōu)化驅(qū)動器和閉環(huán)控制器，SIMATIC S7-1500還針對所有CPU變量提供了廣泛的跟蹤功能，既可用于實時診斷，又可用于不定時故障檢測。

除驅(qū)動器功能外，S7-1500還提供了豐富的閉環(huán)控制功能，例如，可通過便于組態(tài)的塊來自動優(yōu)化控制參數(shù)以獲得控制質(zhì)量。

此外，還可利用工藝模塊來執(zhí)行高速計數(shù)、位置捕獲等功能，或針對24V直至200kHz的信號執(zhí)行測量。

集成了安全功能

與STEP7結(jié)合使用時，每個CPU都會提供基于密碼的知識保護(hù)，可防止未經(jīng)授權(quán)而讀出并更改程序塊的內(nèi)容。

復(fù)制保護(hù)加強(qiáng)了安全防護(hù)，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊?？梢詫⒕唧w程序塊鏈接至存儲卡的序列號，以便只有在將組態(tài)的存儲卡插到CPU中之后，才會執(zhí)行該程序塊。

并且，控制器具有四個不同的安全訪問級別，以便向不同用戶組分配不同的訪問權(quán)限。

由于操作保護(hù)得到改進(jìn)，因此，控制器可以檢測到數(shù)據(jù)更改或未經(jīng)授權(quán)的組態(tài)數(shù)據(jù)傳輸。

以太網(wǎng)通信處理器(CP 1543-1)通過防火墻為用戶提供了附加訪問保護(hù)，并可建立安全連接(V12SP1及更高版本)。

設(shè)計與操作

所有SIMATIC S7-1500 CPU都配有一個顯示屏。通過該顯示屏，用戶可以讀取所連接的任何模塊的訂貨號、固件版本和序列號等信息;另外，無需使用編程設(shè)備，即可在本地調(diào)整CPU的IP地址以及其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。

錯誤消息以普通文本形式顯示在顯示屏上，從而有助于縮短停機(jī)時間。

所有模塊采用統(tǒng)一的前連接器，集成式電壓跳線可形成靈活的電壓組，簡化了庫存。

由于S7-1500安裝導(dǎo)軌中集成了標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌，可方便地安裝自動熔斷器、繼電器等附加組件。

在集中配置中，可通過信號模塊對SIMATIC S7-1500控制器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣，通過節(jié)省空間的擴(kuò)展，就可以靈活適應(yīng)每種應(yīng)用。在將此款控制器推向市場時，市場上已有各種不同的模擬量和數(shù)字量模塊。

使用用于數(shù)字量信號模塊的系統(tǒng)電纜套件，可以快速、清晰地連接現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器(*模塊化連接，包括前連接器模塊、連接線和連接模塊以及在開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行簡便接線(靈活連接，包括帶有預(yù)組裝的單線芯的前連接器。