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Siemens S7-1200PLC Network Communication Foundation

Oct 07, 2023

Grundlagen der Netzwerkkommunikation

Die Kommunikation der SPS umfasst die Kommunikation zwischen SPS und SPS, die Kommunikation zwischen SPS und übergeordnetem Computer sowie die Kommunikation mit anderen intelligenten Geräten. Die Kommunikation zwischen SPS und SPS ist im Wesentlichen immer noch Computerkommunikation und verbindet mehrere Steuerungsaufgaben zu einem modularen Steuerungssystem.

In dem System, in dem SPS und Computer durch Kommunikation verbunden sind, realisiert die SPS die Vor-Ort-Steuerung von Arbeit und Industrie, während der Computer Aufgaben wie Programmierung, Überwachung und Prozessmanagement realisiert und so ein verteiltes Steuerungssystem mit „zentraler Verwaltung und dezentraler Steuerung“ bildet ( DCS).

Die S7-1200-SPS integriert in ihrem Hauptgehäuse eine PROFINET-Kommunikationsschnittstelle, die Ethernet- und TCP/IP-basierte Kommunikationsstandards unterstützt. Über diese Kommunikationsschnittstelle kann die Kommunikation zwischen S7-1200-SPS und Programmiergeräten, die Kommunikation mit HMI-Touchscreens und die Kommunikation mit anderen CPUs erreicht werden.

Diese physikalische PROFINET-Schnittstelle unterstützt 10 (Mbit/s) und 100 (Mbit/s) RJ-45-Ports und unterstützt die Kabel-Crossover-Anpassung. Daher eignet sich für diese Schnittstelle ein Standard- oder gekreuztes Ethernet-Kabel.

Serielle Kommunikation und parallele Kommunikation

Die Datenübertragungsformen der seriellen Kommunikation und der parallelen Kommunikation sind völlig unterschiedlich. Bei der seriellen Kommunikation werden Sender und Empfänger von Daten über ein Kabelpaar miteinander verbunden. Bei der Datenübertragung wird jeweils ein Binärbit nacheinander auf derselben Leitung in einer bestimmten Reihenfolge gesendet und empfangen.

Im Allgemeinen ist eine USB-Schnittstelle eine typische serielle Kommunikationsschnittstelle. Die Merkmale der seriellen Kommunikation sind: geringe Effizienz, komplexe Steuerung, weniger Kabel und niedrige Kosten.

Parallele Kommunikation bezieht sich auf die Kommunikation jedes Binärbits von 8-Bit-Daten (oder 16 Bit, 32 Bit) über eine separate Leitung, wobei 8 Bits (oder 16 Bit, 32 Bit) gleichzeitig gesendet und empfangen werden und der Absender verbunden wird und Empfänger parallel.

Im Allgemeinen handelt es sich bei altmodischen Druckerschnittstellen um parallele Schnittstellen. Die Merkmale paralleler Schnittstellen sind: Übertragung mehrerer Binärbitdaten gleichzeitig pro Zyklus, hohe Effizienz, mehrere Kabel und hohe Kosten.

Asynchrone Kommunikation und synchrone Kommunikation

Asynchrone Kommunikation (asynchrone Übertragung) und synchrone Kommunikation (synchrone Übertragung) sind zwei grundlegende Informationsübertragungsmethoden der seriellen Kommunikation. Aus Anwendungssicht liegt der Hauptunterschied zwischen den beiden in den unterschiedlichen „Frames“ bei den Kommunikationsmethoden.

Asynchrone Kommunikation ist eine Start-Stopp-Methode. Beim Senden bestimmter Daten (8 Bits) besteht der erste Schritt darin, das Startbit, dann die Daten selbst und schließlich das Stoppbit zu senden (d. h. die Daten werden zwischen Startbit und Stoppbit eingefügt). Zwischen den Daten und dem Stoppbit kann auch ein Paritätsprüfbit hinzugefügt werden (optional). Die asynchrone Kommunikationsmethode verfügt über einfache Hardware und geringe Kosten und wird hauptsächlich für die Datenkommunikation mit einer Kommunikationsrate unter 19,2 kbt/s verwendet.

Unter synchroner Kommunikation versteht man die Übertragung von Taktsynchronisationssignalen während der Datenübertragung, wobei Daten immer gemäß einem vorgegebenen Takt erfasst werden. Synchrone Kommunikation weist eine hohe Effizienz, komplexe Hardware und hohe Kosten auf und wird im Allgemeinen für die Datenkommunikation mit Kommunikationsraten von mehr als 20 kbit/s verwendet.

Simplex, Vollduplex und Halbduplex

Mit Simplex, Vollduplex und Halbduplex wird die Richtung der Datenübertragung bei der Kommunikation beschrieben.

1. Simplex: Daten können nur in eine Richtung übertragen werden. Es wird im Allgemeinen für die Datenausgabe verwendet und kann nicht für die Dateninteraktion verwendet werden.

2. Vollduplex: Als Duplex bezeichnet, können Daten in beide Richtungen übertragen und gleichzeitig gesendet und empfangen werden. Die Verbindung erfolgt normalerweise über zwei verdrillte Paare, die Kommunikationskosten sind hoch und RS-422 ist eine „Vollduplex“-Kommunikation.

3. Halbsimplex: Ähnlich wie beim Vollduplex können Daten in beide Richtungen übertragen werden, gleichzeitig können jedoch nur Daten gesendet oder empfangen und nicht gleichzeitig übertragen werden. Normalerweise über ein Paar verdrillter Adernpaare verbunden, sind die Kommunikationskosten im Vergleich zu Vollduplex geringer. Wenn RS-485 nur ein Paar verdrillter Paare verwendet, spricht man von „Halbduplex“-Kommunikation.

Gemeinsame Terminologie für SPS-Kommunikationsnetzwerke

In SPS-Kommunikationsnetzwerken gibt es viele Begriffe und Ausdrücke. Die gebräuchlichsten Begriffe lauten wie folgt:

1. Bahnhof. Ein Hardwaregerät, das Daten kommunizieren und externe Ein-/Ausgänge anschließen kann, wird als „Station“ bezeichnet. Beispielsweise ist jede SPS eine „Station“.

2. Master-Station. Eine Systemkontrollstation in einem SPS-Kommunikationsnetzwerk, die Daten verbindet. Die Masterstation muss die Parameter des gesamten Netzwerks einstellen. Im Allgemeinen gibt es in jedem Kommunikationsnetzwerk nur eine Masterstation, und die Stationsnummer ist die Adresse (Nummer) der SPS im Netzwerk.

3. Slave-Station. InIm SPS-Netzwerk werden alle Stationen bis auf die „Master-Station“ als „Slave-Stationen“ bezeichnet.

4. Remote-Gerätestation. Eine Slave-Station, die sowohl Bits als auch Wörter gleichzeitig verarbeiten kann.

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