西門子 S7 通信協(xié)議大揭秘

什么是S7協(xié)議

有網(wǎng)友說，如果 S7 是一輛汽車，它可能看起來像這樣：

實(shí)際上，西門子S7協(xié)議是西門子集團(tuán)專為旗下S7系列可編程邏輯控制器（PLC）量身定制的一種通信協(xié)議。這一協(xié)議的設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的無縫數(shù)據(jù)交換與通信，從而成為工業(yè)自動化領(lǐng)域不可或缺的核心組成部分。S7系列PLC憑借其優(yōu)異的性能和廣泛的適用性，已經(jīng)成為眾多工業(yè)自動化系統(tǒng)中的優(yōu)選控制單元，廣泛應(yīng)用于制造、電力、化工以及其他眾多關(guān)鍵行業(yè)，更快的地推動了這些領(lǐng)域的自動化進(jìn)程和技術(shù)革新。

S7協(xié)議的特點(diǎn)

西門子S7協(xié)議具有以下顯著特點(diǎn)：

1.通用性：S7協(xié)議是西門子PLC產(chǎn)品系列的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，適用于不同型號和系列的PLC，確保了設(shè)備之間的互操作性。

2.可靠性：S7協(xié)議經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，以提供高可靠的數(shù)據(jù)傳輸，即使在工業(yè)環(huán)境中復(fù)雜的電磁干擾下也能保持穩(wěn)定的通信。

3.靈活性：S7協(xié)議支持多種通信網(wǎng)絡(luò)，包括MPI（多點(diǎn)接口）、PROFIBUS和以太網(wǎng)，適應(yīng)不同規(guī)模和要求的自動化系統(tǒng)。

4.功能豐富：S7協(xié)議不僅支持基本的通信功能，如數(shù)據(jù)讀寫、監(jiān)控和報(bào)警，還支持復(fù)雜的控制應(yīng)用，如工藝流程控制、數(shù)據(jù)處理和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

5.安全性：S7協(xié)議提供了多種安全機(jī)制，如數(shù)據(jù)加密和認(rèn)證，確保通信過程的安全性和數(shù)據(jù)的完整性。

6.診斷能力：S7協(xié)議內(nèi)置了強(qiáng)大的診斷功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控通信狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。

7.擴(kuò)展性：S7協(xié)議支持多種擴(kuò)展協(xié)議和功能，如S7-TP、S7-DF1等，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

這些特點(diǎn)使得西門子S7協(xié)議成為工業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛采用的一種通信協(xié)議，為用戶提供了一個穩(wěn)定、高效、安全的自動化解決方案。

S7協(xié)議的優(yōu)勢

·1.多介質(zhì)支持：兼容多種通信介質(zhì)，包括PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)（支持ISO和TCP/IP協(xié)議棧）和MPI，提供了通信的多樣性和靈活性。

·2.全面的數(shù)據(jù)訪問：能夠訪問所有類型的S7數(shù)據(jù)區(qū)域，包括系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，確保了對PLC數(shù)據(jù)的全面控制。

·3.大容量數(shù)據(jù)傳輸：支持在一個任務(wù)中傳輸大量數(shù)據(jù)，最高達(dá)64K字節(jié)，適合處理大規(guī)模數(shù)據(jù)交換的復(fù)雜應(yīng)用。

·4.高效的確認(rèn)機(jī)制：第7層協(xié)議提供了數(shù)據(jù)記錄的自動確認(rèn)功能，確保了傳輸?shù)目煽啃裕瑫r(shí)減少了對系統(tǒng)資源的需求。

·5.低負(fù)荷通信：優(yōu)化的SIMATIC通信策略使得即使在大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)，也能保持處理器和總線的低負(fù)荷，提高了系統(tǒng)的整體效率。

S7協(xié)議格式

·報(bào)文頭：包含協(xié)議版本、報(bào)文類型等基本信息。

·數(shù)據(jù)塊：根據(jù)通信需求，數(shù)據(jù)塊可以是請求數(shù)據(jù)、響應(yīng)數(shù)據(jù)或控制命令。

·地址信息：指定數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑吹刂泛湍繕?biāo)地址。

·數(shù)據(jù)長度：指明數(shù)據(jù)塊的長度，確保數(shù)據(jù)的完整性。

·校驗(yàn)和：用于檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出現(xiàn)錯誤。

S7 協(xié)議服務(wù)

在 ISO-OSI 參考模型中,S7 協(xié)議位置如下

支持S7協(xié)議的設(shè)備

· 1.SIMATIC S7系列PLC：包括但不限于S7-200 SMART、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500等型號。這些控制器廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)線和設(shè)備I/O控制等領(lǐng)域。

· 2.ET 200系列：例如ET 200MP、ET 200SP、ET 200AL、ET 200pro等，這些是分布式I/O設(shè)備，可以與S7系列PLC配合使用。

· 3.HMI面板：人機(jī)界面（HMI）設(shè)備，如SIMATIC HMI系列，它們可以通過S7協(xié)議與PLC進(jìn)行通信。

· 4.工業(yè)PC和其他自動化組件：一些工業(yè)PC和其他自動化組件，如果具備相應(yīng)的通信接口和軟件支持，也能通過S7協(xié)議與S7系列PLC進(jìn)行通信。

· 5.OPC服務(wù)器：例如SIMATIC NET提供的OPC服務(wù)器，能夠通過S7協(xié)議與S7 PLC進(jìn)行通信。

· 6.無線通訊終端---達(dá)泰歐美系DTD418M系列：支持西門子S7協(xié)議，可直接代替有線以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)。

· 7.其他兼容設(shè)備：一些第三方或西門子的其他產(chǎn)品，如果支持S7協(xié)議，也可以與S7系列PLC進(jìn)行通信。

S7協(xié)議無線以太網(wǎng)通信方案

本方案以觸摸屏和2臺西門子S7-200SMART為例，介紹觸摸屏與多臺 PLC的無線S7協(xié)議通信實(shí)現(xiàn)過程。在本方案中采用了西門子PLC無線通訊終端—DTD418M，作為實(shí)現(xiàn)無線通訊的硬件設(shè)備。

西門子S7協(xié)議，作為工業(yè)自動化通信領(lǐng)域的基石，其重要性不言而喻。它不僅確立了工業(yè)自動化通信的標(biāo)準(zhǔn)，而且以其高度標(biāo)準(zhǔn)化、靈活性和安全性，成為了連接現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中各個設(shè)備和組件的不可或缺的紐帶。

隨著工業(yè)4.0的快速發(fā)展，智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的興起對工業(yè)自動化技術(shù)提出了更高的要求。在這個大背景下，S7協(xié)議將繼續(xù)發(fā)揮其關(guān)鍵作用。它不僅將繼續(xù)作為工業(yè)自動化通信的核心，而且還將與新興技術(shù)如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等相結(jié)合，推動自動化技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新。

審核編輯 黃宇