西门子PLC SMART标准型模块CPUCR60

采用 SIMATIC 的远程控制系统与工厂的设计原则

远程控制涉及将距离很远的过程站连接至一个或多中央控制系统。可以将远程控制系统细分为以下各组成部分

控制中心

子站

通信网络

为了进行监视与控制，可将各种不同的公共或**网络用于通讯。通过**的远程控制协议（如 SINAUT ST7、DNP3），在发生特定事件时交换过程数据或循环交换过程数据。

子站

通过 SIMATIC，西门子面向各种不同领用领域提供了广泛组件，用于建立远程控制子站，即远程终端单元 (RTU)。

基本硬件是 PLC，并在每种情况下，都针对特殊硬件和软件组件的远程控制功能加以补充，例如，TIM 通信模块。相应 PLC 所支持的用于通过总线系统连接 I/O 以及连接 HMI 或传感器等的本地功能，在 RTU 配置中也可以无限制地使用。

具体解决方案在以下方面有所不同：

性能等级（所需的 IO 信号数量和控制器性能）

支持远程控制协议

下表列出了所提供的不同类型子站的概览及其基本特征：

不同远程控制子站的分类（RTU 类型）

TIM 通信模块

远程控制子站的远程控制无线站的硬件组件是 TIM (Telecontrol Interface Module) 通信模块。S7 CPU 或控制中心 PC 可使用它通过广域网，根据 SINAUT ST7、SINAUT ST1 或 DNP3 协议进行数据交换。

在一个通信网络中，不能组合使用不同协议。但是，如果通信网络通过单的接口连接到主控制中心，那么总是可以组合使用采用不同协议的通信网络。

TIM 的每个 WAN 接口都可通过“站”(Station)、“节点终端”(Node terminal) 或“控制中心”(Control center) 功能来操作（例外：TIM 3V-IE、TIM 3V-IE DNP3、TIM 4R-IE DNP3 上不可以使用 “Node Terminal”功能；TIM 3V-IE DNP3 和 TIM 4R-IE DNP3 上不可以使用“Control center”功能）。这可以构建典型广域网中所需的分层通讯结构类型。

在每个伙伴都具有同等**级的 IP 网络中，*进行这种分类。但通过 GPRS 进行的传输是一个例外，因为如果没有与 GPRS 提供商签订专门合同，就不可能进行 GPRS 站之间的直接通讯。这种问题可通过经由一个控制中心 TIM 进行“重新路由”来解决，正如一个在**租用线路上或通过无线方式进行交叉通讯的传统 WAN 中那样。在此情况下，也要在 IP 网络中将有关 TIM 的接口设置为“控制中心”或“站”功能，以便通过“控制中心”自动发现“站”与“站”之间的正确通路。

TIM 通过每种情况下所连接的网络并按照存储转发原理来立处理数据流量。为此，模块配备了自身处理器和用于缓冲数据报文的 RAM（取决于 TIM，在 10,000 和 56,000 个报文帧之间）。报文的保存可防止数据链路有问题或对方设备出现故障时发生数据丢失。它还可帮助降低拨号网络中的连接费用。如果将可选的后备电池用于 TIM 4R-IE 或 TIM 4R-IE DNP3，那么即使 24 V 电源出现故障，存储的数据帧也不会丢失。

读取和写入 TIM 要为 CPU 发送或接收的数据也可通过以下方式法进行：

TD7onCPU，用于 CPU 的 SINAUT TD7 软件，适用于 S7-300 和 S7-400 CPU 以及 C7 紧凑型控制系统：
CPU 中的 SINAUT 程序（配置有 SINAUT TD7 库中的模块）获取要传输的数据，检查其有无变化，并将变化的数据发送到 TIM 以便通过 WAN 进行传输。通过广域网由 TIM 模板接收到的无故障报文将被传送到本地 CPU 中。已经集成进来的用于分析特定报文帧的一个块，可确保接收的信息被输出到输出处或在块中配置的数据区域中。
这个块库不能和 TIM 3V-IE DNP3 或 TIM 4R-IE DNP3 一起使用。

TD7onTIM，集成在 TIM 中的 SINAUT TD7 软件（对于 TIM 4R / TIM 4RD 来说不存在），可结合 S7-300 CPU 和 C7 紧凑型控制系统使用：
由用户配置的 TD7onTIM 程序负责直接从安装到 S7-300 机架中的 CPU 的存储区域读取要传输的过程数据（输入、位存储器、DB），检查它们又是否有变化，然后将变化的数据传送到 TIM 的发送缓冲区以便通过 WAN 进行传输。由 TIM 通过 WAN 正确接收的报文帧中的数据由 TIM 直接写入到所配置的 CPU 存储区域中。

如果需要，可将通过“TD7onCPU”或“TD7onTIM”采集的数据加上时间标记以及“普通”或“高”**级标识，以便通过一个收费网络（如拨号网络或 GPRS 网络）进行传输。“TD7onTIM”还可将较为重要的数据用“报警”**级进行识别。它们具有比保存在发送缓冲区中的所有其它报文帧都要高的**级，即它们将在其它帧之前传输。

如果本地 SINAUT 站是一台控制中心 PC，则 PC 程序会按照数据消息帧的配置记录操作员的输入，并采用已经配置的目标地址将其传输给 TIM。由 TIM 通过 WAN 正确接收的报文被转发到控制中心 PC。相关帧的评估，由控制系统软件处理。

TIM 模板首先将要传送的数据保存在其 RAM 缓存区中。在下面两节中，将对发送此数据时 TIM 的响应进行介绍。

通过经典 WAN 进行通信

发送数据时 TIM 的响应取决于 WAN 类型以及在 WAN 接口上设置的 TIM 功能：

**线路，无线网络；
如果接口在“站”或“节点终端”功能中运行，则在 TIM 传输存储的数据报文帧之前，等待由控制中心进行轮询。如果不存在报文帧，则轮询被简单地确认。
如果作为一个“控制中心”运行，则 TIM 将在每个完成的“轮询+响应”循环之后，发送保存在缓冲区中的报文帧中的一个（标准设置）。如果要在两次轮询之间发送数目较大的报文帧，则可以在组态 TIM 时加以*。

拨号网络；
在“站”或“节点终端”模式下，TIM 起初对于具有“普通”**级的数据不做出响应。在出现具有“高”或“中断”**级的数据时，TIM 将立即尝试建立至被寻址伙伴的链路，以便传输数据。如果此时在 TIM 缓冲区中还具有“普通”**级的数据，该数据将被传输。具有“中断”**级的数据总是首先被传输。虽然将按照 FIFO 原理来传输具有“高”和“普通”**级的数据，即不管它们各自的**级如何。
如果将接口设置为“控制中心”功能，则 TIM 将总是不考虑**级而尝试建立至被寻址伙伴的链路并传输数据。

SINAUT ST7/ST1 协议可以用于各处类型的 WAN 和 TIM 功能。在功能“Station”中，DNP3 协议仅允许使用专线和无线网络。所用运行模式取决于广域网的类型：

通过**线路和无线网络进行的数据交换通常是在“轮询”模式下完成的。在采用 SINAUT ST7 协议的无线网络中，可在需要时选择“采用时隙方法的轮询”操作模式。

在拔号网络中（仅有 SINAUT ST7/ST1 协议），数据交换总是在“自主”模式中进行。

通过基于 IP 的网络进行通信

为了通过基于 IP 的网络进行传输，每种情况下都要在两个 TIM 之间或一个 TIM 与控制系统之间建立固定 S7 连接，通信伙伴通过该连接来交换数据包。

PG 通讯

通过编程器通信，连接到局域网（例如工业以太网）的所有 S7 站都可以远程编程。通过 S7 路由，编程器可在整个网络中进行通讯。

采用 SINAUT ST7 协议实现的 PG 跨网络通信功能，适用于所有的经典 WAN 和基于 IP 的 WAN。因此，可对与 WAN 相连的站（CPU 和 TIM）进行远程编程和远程诊断。

在基于 IP 的 DNP3 网络中，PG 通信并不使用该协议，而是采用了某个单的 PC 连接（TCP/IP 连接）。

诊断与维护

“SINAUT 诊断与服务工具”提供了全面的诊断功能，可帮助进行调试和故障排除，例如：

TIM 的操作状态

TIM 的模块状态

一般诊断信息

TIM 的诊断缓冲区

本地和远程通讯方（CPU、TIM、控制系统）的连接状态显示

用于记录帧流量的 TIM 帧监视器

禁用和启用**线路或无线网络中的站，例如在调试过程中

具有以太网接口的 TIM 模块还具备以下特点：

分别用于每个通讯伙伴的发送缓冲区的状态与填充程度

有关 TD7onTIM 的诊断信息

组态

“SINAUT ES”配置软件用于配置 TIM。必须使用 SINAUT TD7 模块库中的模块来组态 CPU (TD7onCPU) 中的 SINAUT 程序。这两个软件包都是 SINAUT ES 工程软件的组成部分。SINAUT ST7 组态软件要求已经安装了 STEP 7 V5.5（带 SP2）或高版本。

每种情况所需的组态数据（如接口功能、协议、通讯各方的地址、拨号网络中伙伴的电话号码等）可保存在每个 TIM 上的闪存 EPROM 上，对于 TIM 4R-IE 或 TIM 4R-IE DNP3 来说，还可保存在可选的插入式 C-PLUG 介质上。对于具备以太网接口的各种 TIM，安装在 S7-300 机架中或者 C7 控制系统中时，组态数据也可以存储在 CPU 的存储卡（MMC）中。如果组态数据保存在 CPU 中或 C-PLUG 中，则*编程设备即可将 TIM 换。

认证

所有 TIM 通讯模块都通过 CE、FM、ATEX、cUL508 (= UL508, CSA22.2) 和 cUL HazLoc 认证。TIM 3V-IE 和 TIM 4R-IE 模块也可以供货 SIPLUS 型产品。该产品的工作温度范围宽 (-25 ... +70 °C)。