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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(jiǎn)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(duì)接收到的信息給予回答,，或者主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)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(shí)現(xiàn)起來(lái)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(shuō)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(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路(FDL)(包括介質(zhì)訪問(wèn)存取控制(MAC)子層,、現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路控制(FLC)子層、現(xiàn)場(chǎng)總線管理(FMA1/2)子層),，采用混合介質(zhì)存取協(xié)議,，對(duì)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(chǎng)總線信息規(guī)范(FMS)和現(xiàn)場(chǎng)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(qǐng)求,，訪問(wèn)DP從站，其中包括幀格式,；從站收到請(qǐng)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,。可以看出,，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(jiǎn)版的S7-1500,。如果暫時(shí)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(yǔ)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(yǔ)言（SCL）語(yǔ)言,。為了和S7-300/400兼容,，S7-1500還可以使用STL語(yǔ)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(jì)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(guò)數(shù)據(jù)塊中的數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn),。指令FieldRead通過(guò)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(guò)索引變量向數(shù)組中寫數(shù)值,，使用這兩條指令可以實(shí)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(tái)的指針,，改變指針的位置,，指針指向不同電臺(tái),。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(diǎn)是可以在程序處理期間,，通過(guò)改變指針的值動(dòng)態(tài)地修改指令中的地址。

   首先生成一個(gè)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(shí)將收藏夾中的空邏輯框插入程序,，點(diǎn)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(diǎn)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(shí)參必須是數(shù)組的個(gè)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(shí)間低至1ns，浮點(diǎn)運(yùn)算的指令處理時(shí)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(gè)CPU都配有一個(gè)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(gè)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(gè)SIMATIC S7-1500控制器還可通過(guò)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(guò)PROFIBUS進(jìn)行連接，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接,，或通過(guò)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(yùn)動(dòng)控制功能。通過(guò)PLCopen,，該控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的塊,，可用來(lái)連接模擬驅(qū)動(dòng)器和PROFIdrive驅(qū)動(dòng)器。運(yùn)動(dòng)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(dòng)器和閉環(huán)控制器,，SIMATIC S7-1500還針對(duì)所有CPU變量提供了廣泛的跟蹤功能，既可用于實(shí)時(shí)診斷,，又可用于不定時(shí)故障檢測(cè),。

除驅(qū)動(dòng)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(guò)便于組態(tài)的塊來(lái)自動(dòng)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(lái)執(zhí)行高速計(jì)數(shù),、位置捕獲等功能，或針對(duì)24V直至200kHz的信號(hào)執(zhí)行測(cè)量,。

集成了安全功能

與STEP7結(jié)合使用時(shí),，每個(gè)CPU都會(huì)提供基于密碼的知識(shí)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(chǔ)卡的序列號(hào),，以便只有在將組態(tài)的存儲(chǔ)卡插到CPU中之后，才會(huì)執(zhí)行該程序塊,。

并且,，控制器具有四個(gè)不同的安全訪問(wèn)級(jí)別,，以便向不同用戶組分配不同的訪問(wèn)權(quán)限。

由于操作保護(hù)得到改進(jìn),，因此,，控制器可以檢測(cè)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(guò)防火墻為用戶提供了附加訪問(wèn)保護(hù),，并可建立安全連接(V12SP1及更高版本),。

設(shè)計(jì)與操作

所有SIMATIC S7-1500 CPU都配有一個(gè)顯示屏。通過(guò)該顯示屏,，用戶可以讀取所連接的任何模塊的訂貨號(hào),、固件版本和序列號(hào)等信息;另外，無(wú)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(cuò)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(shí)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(jiǎn)化了庫(kù)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(dòng)熔斷器,、繼電器等附加組件,。

在集中配置中，可通過(guò)信號(hào)模塊對(duì)SIMATIC S7-1500控制器進(jìn)行擴(kuò)展,。這樣,，通過(guò)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(chǎng)時(shí),，市場(chǎng)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(hào)模塊的系統(tǒng)電纜套件,，可以快速,、清晰地連接現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)便接線(靈活連接,，包括帶有預(yù)組裝的單線芯的前連接器。