西門子SINAUT ST7,，TIM 4R-IE 通訊模塊

6NH7800-4BA00 SINAUT ST7,，TIM 4R-IE 通訊模塊針對 SIMATIC S7-300，S7-400,，計算機,； 帶兩個 RS-232/RS-485 接口針對 SINAUT 通信通過傳統(tǒng) WAN-網(wǎng)絡(luò)和 2 個 RJ45 接口針對 SINAUT 通訊經(jīng)由 基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)（WAN 或 LAN）

概述

• SINAUT 通信模塊 TIM，帶有 SIMATIC S7-300 的四個接口,，或作為 S7-400 的獨立單元在廣域網(wǎng) (WAN) 中使用
• 通用于 SINAUT 站,、節(jié)點站和控制中心。
• 通過直接連接到 DSL 路由器的集成 MSC-VPN 隧道進行因特網(wǎng)通信或通過帶有附加 SIMATIC NET 組件的 IPsec VPN 進行操作
• 通過 GPRS 路由器,、GPRS 調(diào)制解調(diào)器或無線電設(shè)備進行無線通信
• 通過以太網(wǎng),、DSL、撥號調(diào)制解調(diào)器或線路調(diào)制解調(diào)器進行有線通信
• 將現(xiàn)有的無線,、線路和撥號技術(shù)完整地遷移到基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)
• 消息幀存儲器,，用于完整地記錄數(shù)據(jù)，并支持冗余通信路徑
• 簡單的組態(tài)和操作,，無需專業(yè)的 IT 知識

優(yōu)勢

• 通過多連接四個 SINAUT 網(wǎng)絡(luò)的靈活選件將現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)組合來保護投資
• 通過獨立的設(shè)備直接連接到 DSL 路由器采用集成的 MSC-VPN 協(xié)議,，可以較低的成本構(gòu)建控制中心
• 由于 VPN 集成在 ST7 系統(tǒng)中，無需固定 IP 地址的附加服務(wù)或采用雙向數(shù)據(jù)通信的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)合同,。不再是由 IT 專家來執(zhí)行的昂貴和復(fù)雜的 VPN 組態(tài),。
• 由于采用可能的通信路徑冗余設(shè)計，實現(xiàn)連接的高利用率
• 重要數(shù)據(jù)的可靠保存,。在通信路徑故障或電源故障的情況下,，存儲數(shù)據(jù)消息幀（約 56,000），包括 TIM 上的時間戳
• 通過快速,、簡便的連接組態(tài)以及通過廣域網(wǎng) (WAN) 或因特網(wǎng)連接與 SINAUT 數(shù)據(jù)傳輸并行進行遠程編程和診斷（PG 路由）,，節(jié)省時間和成本
• 無需編程器就可以更換模塊，簡化了維護

應(yīng)用

• 使用獨立的中心站,，對采用復(fù)雜和簡單兩種結(jié)構(gòu)的水/廢水網(wǎng)絡(luò)進行低成本的自動化
• 控制和監(jiān)視能源分配系統(tǒng)和供應(yīng)站,，如石油、天然氣或區(qū)域供暖網(wǎng)絡(luò)
• 全局分布式系統(tǒng)的預(yù)防性維護（狀態(tài)監(jiān)視）
• 監(jiān)視物流和交通控制系統(tǒng)
• 按照基本或高級安全和利用率要求連接工廠
• 在采用撥號,、無線,、以太網(wǎng)或因特網(wǎng)通信的混合網(wǎng)絡(luò)中使用

設(shè)計

TIM 4R-IE 具有 SIMATIC S7-300 設(shè)計的所有優(yōu)點：

• 結(jié)構(gòu)緊湊;
  寬度僅有兩個 SIMATIC S7-300 SM 標(biāo)準(zhǔn)模板寬
• 9 針 Sub-D 連接器,，帶有組合 RS232/RS485 接口，用于通過合適的調(diào)制解調(diào)器連接傳統(tǒng)廣域網(wǎng),。
• 2 個 RJ-45 插口,，用于連接至工業(yè)以太網(wǎng)，或基于 IP 的網(wǎng)絡(luò),；工業(yè)設(shè)計中帶附加固定套環(huán)，用來插入 IE FC RJ45 Plug 180
• 2 針端子條,，用于與外部 24V DC 電源連接,。
• 前 LED，用于顯示模塊的狀態(tài)和通訊狀態(tài)
• 易于安裝,；
  TIM 安裝在 S7-300 安裝導(dǎo)軌上,；
  如果作為通訊處理器集成到 S7-300 中，則它可通過隨 TIM 提供的總線接頭連接到鄰近的模板,。沒有槽位規(guī)則,。作為獨立設(shè)備，通過其中一個以太網(wǎng)端口連接到一個或多個 S7-400 CPU 或控制中心 PC,。
• 可用在擴展機架 (ER)與 IM 360/361 中,；
• 可不用風(fēng)扇運行
• 后備電池和存儲器模塊（C-PLUG）可選擇安裝。

功能

TIM 4R-IE 的基本功能在入門章節(jié)“TIM 通訊模塊”中有說明,。TIM 4R-IE 與其它類型的 TIM 不同的特殊功能為：

TIM 4R-IE 可用作獨立設(shè)備,，即使無 S7-300-CPU 也能*發(fā)揮其功能。在這個獨立模式中,，TIM 特別適合用作控制臺 PC（SINAUT ST7cc 或 ST7sc）或 SIMATIC S7-400 的 SINAUT 通訊處理器,。通過 TIM 的兩個以太網(wǎng)接口之一可將其連接到 PC 或 S7-400。如控制臺冗余設(shè)計或 S7-400 可用作上位控制器,，TIM 即進行 SINAUT 與連接到本地以太網(wǎng)的設(shè)備站點之間的通訊,。

TIM 4R-IE 也可內(nèi)置于 SIMATIC S7-300 系統(tǒng)中，用作通訊處理器,，如果這些設(shè)備要求有冗余的傳輸途徑或用作節(jié)點站,，這種條件下必須將兩個以上的網(wǎng)絡(luò)歸并。

在 TIM 4R-IE 的幫助下,，所有提到的設(shè)備均可與其它 SINAUT ST7 或 ST1 通訊方數(shù)據(jù)交換,，在任何冗余結(jié)合下，可操作多達 4 個 SINAUT 網(wǎng)絡(luò)

重要的 SINAUT 屬性 – 在鏈接中斷或相關(guān)設(shè)備故障時,，將帶有時間戳的數(shù)據(jù)保存在 TIM 上 – 不僅可以用于傳統(tǒng)的廣域網(wǎng) (WAN),，而且還可以用于基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)。這樣,，重要的事件,、報警等信息都不會丟失,，確保控制中心系統(tǒng)中的信息完整性,。TIM 4R-IE 的可選后備電池提供了附加的安全功能,，當(dāng) 24 V 供電故障時，可防止所存數(shù)據(jù)報文幀的丟失,。

可使用幾個 TIM 4R-IE 模塊來構(gòu)建復(fù)雜控制的中心或節(jié)點站點,。也可將其與 TIM 3V-IE 高級型、TIM 3 及其它 TIM 4 類型結(jié)合使用,。

作為控制臺 PC 的通訊模塊,，TIM 把連接 S7 的數(shù)目減少到一個（1），否則 PC 通過 IP 網(wǎng)絡(luò)直接連接站點時須保持所有連接,。另外,，TIM 可把本地以太網(wǎng)和 IP 網(wǎng)絡(luò)的站點分離開來。只允許 SINAUT 和 PG 與站點通訊,。這就避免了廣域網(wǎng)中非廣播時不必要的數(shù)據(jù)堵塞,。

在冗余控制臺中使用的 TIM 4R-IE 減少廣域網(wǎng) (WAN) 中的數(shù)據(jù)量，因此減少數(shù)據(jù)量通訊網(wǎng)絡(luò)（例如,，GPRS）的成本,。如果站直接連接到冗余控制中心（不帶中心 TIM 4R-IE），為了將數(shù)據(jù)發(fā)送到兩個控制臺 PC,，它們將每個消息幀發(fā)送兩次,。在使用控制臺 TIM 4R-IE 時，這些站只將它們的消息幀發(fā)送一次,?？刂浦行?TIM 4R-IE 將進行報文幀的加倍，以補充兩個 PC 中的報文幀,。

傳統(tǒng)廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸時,，TIM 4R-IE 具有預(yù)設(shè)控制中心 TIM 的特殊功能。

因此 SINAUT ST7 和 TIM 4R-IE 是專為大范圍廣域網(wǎng)或組合廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計的,?；旌暇W(wǎng)絡(luò)包括傳統(tǒng) SINAUT WAN 網(wǎng)絡(luò)（專線，無線,，撥號網(wǎng)絡(luò)）和基于IP的網(wǎng)絡(luò)（光纖網(wǎng),，DSL,GPRS,因特網(wǎng)等），均可使用 SINAUT 統(tǒng)一組態(tài),，節(jié)約了時間和花費,。

對于通過因特網(wǎng)的通信，可以使用用于直接訪問 DSL 路由器的集成 MSC-VPN 隧道協(xié)議。TIM4R-IE 在此處可以作為 MSC 服務(wù)器或 MSC 客戶端操作,。對于通過 GPRS 的通信，可以將路由器 MD741-1 連接到 IE 接口 (VPN IPsec) 或?qū)?GSM/GPRS 調(diào)制解調(diào)器 MD720-3 (MSC-VPN) 連接到 RS232 接口,。

• TIM4R-IE 有四個接口,，用于簡單和冗余傳輸路徑：
  • 2 個組合式 RS232/RS485 接口,，用于連接到標(biāo)準(zhǔn)廣域網(wǎng),，比如,，線路,、無線或撥號網(wǎng)絡(luò)
  • 2 個 RJ45 接口,，用于連接到基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)（廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)）,，比如光纖,、DSL 和 GPRS等。
• 緊湊式,、雙寬模塊,，可在多種情形下使用：
  • 作為一個分立式設(shè)備（不帶 S7-300 CPU）,，TIM 可實現(xiàn) 1 個或多個 S7-400 控制器或控制臺 PC（SINAUT ST7cc 或 ST7sc）的 SINAUT 通訊,；通過 TIM 的以太網(wǎng)接口進行連接,。
  • 作為 S7-300 中的通信處理器 (CP)
• 這樣一來,，S7 CPU 或控制臺 PC 就可以進行 SINAUT 通訊,。
  • 通過任何 2 個 SINAUT 廣域網(wǎng) 與 SINAUT ST7 和 SINAUT ST1 通訊方進行通訊。
  • 通過兩個基于IP的網(wǎng)絡(luò)和 SINAUT ST7站
• 可同時使用所有的 4 個接口實現(xiàn) SINAUT 通訊,。
• 可以將兩個 RJ45 接口作為交換中心中的 MSC-VPN 服務(wù)器組態(tài)或作為站中的 MSC-VPN 客戶端組態(tài),。在 RS232 接口處，可以在 GPRS 模式下將 MD720-3 作為 MSC-VPN 客戶端操作,。
• 4 條傳輸路徑可以各自不同,，并且互相獨立運行,，但是也可以在任何冗余組合中運行。
• 通過兩個傳統(tǒng)的廣域網(wǎng),、兩個基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)或廣域網(wǎng) + 基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)組合靈活地創(chuàng)建冗余傳輸路徑,。
• 當(dāng)在 S7-300 系統(tǒng)中作為通訊處理器安裝時，以下通訊方式也可以通過背板總線實現(xiàn)：
  • 和 CPU 通訊
  • 通過此 CPU 的 MPI 接口,，與其它 CPU 和通過 MPI 總線連接的其它控制臺 PC（ST7cc 或 ST7sc）進行通訊。
  • 和同一機架上的其它 TIM 通訊
• 報文幀存儲器,，存儲能力可達 56,000 數(shù)據(jù)報文幀
• 可選后備電池,，斷電時用于備份存儲的數(shù)據(jù)消息幀和硬件時鐘
• 通過基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)和 MPI（用于 S7-300-CPU）多可以建立 62 個 S7 連接或 128 個 MSC-VPN 隧道連接（作為控制中心）
• 用于 CPU（TD7onCPU）的 SINAUT TD7 軟件集成于 TIM（TD7onTIM）中,，在 S7-300 中安裝用作一個通訊處理器
• 不使用 PG 的模塊更換
  • 借助可選的 C-PLUG 以獨立模式運行
  • 當(dāng)通過 CPU 的 存儲卡,，安裝在一個 S7-300 中用作 CP（通訊處理器）時
• 報文幀存儲器，存儲能力可達 56,000 數(shù)據(jù)報文幀
• 通過基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)多可以建立 128 個 S7 連接（在 MSC 隧道模式中）

可控制的通信模塊：

• 在 GSM 或 GPRS 模式中控制 GSM/GPRS 調(diào)制解調(diào)器 MD720-3,。在 GPRS 模式中,，通過 MD720-3（MSC-VPN 隧道協(xié)議）進行簡單的 128 位加密。
• 通過采用高 IPsec 安全標(biāo)準(zhǔn)的 SIMATIC NET 以太網(wǎng)組件進行操作（例如,，GPRS 路由器或 SCALANCE S）
• 通過 MSC 隧道協(xié)議在 DSL 路由器上直接操作
• 使用 SCALANCE 光纖開關(guān)跨越較長的距離
• 在中等距離上,，通過帶有 SCALANCE W 的 IWLAN 進行無線傳輸
• 用于點到點、點到多點或總線形連接的線路調(diào)制解調(diào)器 MD2
• 來自各個廠商的無線設(shè)備，也適用于采用時隙方法的移動無線電設(shè)備
• 用于模擬電話網(wǎng)或點到點線路的模擬撥號調(diào)制解調(diào)器 MD3
• 用于連接到 ISDN 網(wǎng)絡(luò)的 ISDN 調(diào)制解調(diào)器 MD4

作為"控制中心" TIM 的特殊功能

傳統(tǒng)廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸時,，TIM 4R-IE 具有預(yù)設(shè)控制中心 TIM 的特殊功能,。

• 在撥號網(wǎng)絡(luò)中，報文“節(jié)點故障”可被關(guān)閉,。在撥號網(wǎng)絡(luò)中,，若控制中心故障或暫時關(guān)閉，控制臺 TIM 4R-IE 將不會向站點發(fā)送故障報文,，因此節(jié)省了傳輸成本,。
• 調(diào)試過程中一個特別重要的功能就是 SINAUT 站點可在控制中心 TIM 4R-IE 的控制下打開和關(guān)閉。這不僅適用于經(jīng)專線/無線連接的站點,，也適用于撥號網(wǎng)絡(luò)中的站點。每個站點的終設(shè)置狀態(tài)的存儲在 TIM 中,，因此電源故障或 TIM 重啟時不會丟失,。
• 對于 GPRS,、專線和移動網(wǎng)絡(luò),，報文“節(jié)點故障”可在 TIM 4R-IE 中抑制一個編程周期的時間,。站點故障不再經(jīng)過 x 次無回答呼叫（輪詢）后顯示,，而是經(jīng)過編程時間結(jié)束之前確認(rèn)故障存在,。這使得在較差質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸中故障報文的數(shù)目有所降低,，同時,，每個站點恢復(fù)后須處理的報文幀通訊也同時得到降低,。

可選 C-PLUG

TIM 4R-IE 見的應(yīng)用是作為控制臺 PC 或 S7-400 的通訊模塊,。TIM 運行在單機模式,，即無 S7-300 CPU,。TIM 組態(tài)數(shù)據(jù)存儲在 CPU 的 MMC 卡上，因此在故障狀態(tài)時可無 PG 交換 TIM,。C-PLUG 上存儲的組態(tài)數(shù)據(jù)解決了這一問題,，其中 C-PLUG 可有選擇的配備。即,，即使在單機模式下，無 PG 也可更換 TIM,。

集成

基于 IP 網(wǎng)絡(luò)的接口

除了 2 個組合 RS 232/RS 485 接口外,，TIM 4R-IE 還配備有 2 個 RJ45 接口,。適用于連接基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)（廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)）,。根據(jù)應(yīng)用,，可連接多種類型的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，如：

• SCALANCE X 交換機,，用于雙絞線或光纜
• SCALANCE W（IWLAN）和各個生產(chǎn)商的以太網(wǎng)無線設(shè)備
• SCALANCE M,，用于通過移動無線網(wǎng)絡(luò)進行通信
• EGPRS 路由器 SCALANCE M874-2,，用于GPRS 通信和移動無線網(wǎng)絡(luò)上的 EGPRS (Edge)
• SCALANCE S ，用于 VPN (IPsec)
• GPRS/GSM 調(diào)制解調(diào)器 MD720-3,，用于通過使用 MSC-VPN 隧道協(xié)議的 GSM網(wǎng)絡(luò)進行的 GPRS 通信
• 通過集成在 TIM 中的 MSC-VPN 隧道協(xié)議直接在 DSL 路由器上操作
• 寬帶系統(tǒng)如 OTN，PCM30

連接到常規(guī) WAN

為了與傳統(tǒng)廣域網(wǎng)連接,，TIM 4R-IE 配置了 2 個浮置 RS 232/RS 485 接口,，通過它們可連接多種數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備,，這取決于應(yīng)用類別,，如：

• 用于點到點,、點到多點或總線形連接的線路調(diào)制解調(diào)器 MD2
• 來自各個廠商的無線設(shè)備,，也適用于采用時隙方法的移動無線電設(shè)備
• 用于模擬電話網(wǎng)或點到點線路的模擬撥號調(diào)制解調(diào)器 MD3
• 用于接入網(wǎng)絡(luò)的 GPRS/GSM 調(diào)制解調(diào)器 MD720-3

TIM 4R-IE 組態(tài)實例

在一個節(jié)點站中使用

在帶 SIMATIC S7-400 中的節(jié)點站,，TIM 4R-IE 通過自身 2 個以太網(wǎng)接口中的任 1 個連接 S7-400，并能,，例如通過 RS232/RS485 接口與各子站無線交換數(shù)據(jù)。然后通過第 2 個以太網(wǎng)接口，即通過連接 SCALANCE X 交換機和介質(zhì)轉(zhuǎn)換器的光纜連接控制中心。
此種組態(tài)下,，不管屬于哪個網(wǎng)絡(luò),，數(shù)據(jù)均可在所有 SINAUT 站點之間交換,。

在一個節(jié)點站中使用

冗余傳輸路徑

使用 TIM 4R-IE,，站點可通過冗余路徑連接至控制中心,。TIM 4R-IE 在站點和控制中心中均用于此目的。示例中顯示了租用專線和無線組合的冗余路徑,，即,，TIM 4R-IE 為 2 個傳統(tǒng)廣域網(wǎng)提供了對應(yīng)的接口（2 個 RS232/RS485）兩個 TIM 對數(shù)據(jù)傳輸進行協(xié)調(diào)。正常情況下使用主路徑,，僅在故障時使用后備路徑,。當(dāng)主通路恢復(fù)后，就會自動切換回該通路上,。

冗余傳輸路徑

在控制中心中使用

TIM 4R-IE 也適用于控制中心,，或單機使用或組合其它 TIM 時使用,。下面的示例中顯示了 TIM 4R-IE 通過其自身的 2 個以太網(wǎng)接口中任何 1 個連接控制中心 PC（如 ST7cc）。1 個 S7-400 同樣與工業(yè)以太網(wǎng)連接,，并與 SINAUT 站交換數(shù)據(jù),。SINAUT 站點采用 GPRS 方式通過 TIM 的第二個以太網(wǎng)端口連接，而無線網(wǎng)絡(luò)和點到點租用專線網(wǎng)絡(luò)通過 2 個 RS232/RS485 端口連接,。對于點到點連接,，需將 TIM 的端口設(shè)置為 RS485。然后就可以在此端口上運行多 30 個 SINAUT 作用線路調(diào)制解調(diào)器,；例子中使用的是 MD2 調(diào)制解調(diào)器,。

如網(wǎng)絡(luò)中的站點必須提供日期和時間，控制中心 PC 則采取時鐘-時間主站功能,。 通過以太網(wǎng)接口,，TIM 4R-IE 與 PC 定期同步，然后采用連接站點的同步信息,。

在控制中心使用 TIM 4R-IE

西門子SINAUT ST7,，TIM 4R-IE 通訊模塊