1.现场层是通过连接如分布式I/O、执行机构、传感器和开关等现场设备，完成现场设备控制及设备的连接控制。西门子网路系统将执行器与传感器单独分一层，并使用AS-i网络。
2.单元层 单元层又称车间监控层，用来连接车间的生产设备，实现车间级设备的监控，设备故障报警及维护等。单元层（车间监控）网络采用PROFIBUS-FMS或工业以太网。PROFIBUS-FMS是一个多主网络，能传送大量信息。
3管理层 车间操作员工作站可以通过集线器与车间办公管理网连接。通过工业以太网将车间产生的数据传送到车间管理层。工厂管理层通常采用TCP/IP通信协议标准，即符合IEC802.3标准的以太网。
S7-300PLC有PROFIBUS-DP和工业以太网的通信模块以及点对点通信模块。通过PROFIBUS-DP或AS-i现场总线，CPU与分布式I/O模块之间周期性地自动交换数据。
3.6.1 PROFIBUS现场总线
现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式串行多点式通信的数据总线，具有如下优点： 1）现场总线使自动控制设备和系统组成了一个信息网络 2）多个控制设备可共用一对双绞线，便于节省费用。 3）具有维护方便，系统可靠性高。 4）用户可以灵活地自由集成系统。
工业现场总线PROFIBUS是用于车间级监控（单元层）和现场层的通信系统。PROFIBUS是不依赖于生产厂家、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备都可以通过同样的接口交换信息。PROFIBUS由三部分组成，即分布式外围设备PROFIBUS-DP，用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O的通信;报文规范PROFIBUS-FMS，它定义了主站与主站之间的通信模型，用于系统级和车间级的不同级之间供应商的自动化系统之间传输数据;过程自动化PROFIBUS-PA，用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输。其中PROFIBUS-DP应用最广。
S7-300PLC可以通过集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口连接到PROFIBUS-DP网络上，具有快速、高效、低成本等优点及可以进行组态、诊断和报警处理。PROFIBUS-DP设备可以分为三类不同类型的设备：1类DP主站（DPM1）是系统的中央控制器，与DP从站循环地交换信息，对总线通信进行控制和管理;2类DP主站（DPM2）是DP网路中的编程、诊断和管理设备，除了具有DPM1的功能外，在与一类DP主站进行数据通信时可以读取DP从站的输入/输出数据和当前组态数据，可以给DP从站分配新的总线地址；3类DP从站是进行输入信息采集和输出信息发送的外围设备，它只与组态它的DP主站交换用户数据，可以向该主站
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报告本地诊断中断和过程中断。
本系统采用插有PROFIBUS网卡的PC机作为1类主站，PC机上装有程序编程软件STEP7，用PC机和MCGS组态软件作监控操作站，连接在PROFIBUS总线上，可以完成远程编程组态以及在线监控功能。西门子ET-200M作为从站，ET-200M是模块化分布式I/O,具有集成的模块诊断功能。 3.6.2 MPI网络
MPI是多点接口的总称，每个S7-300CPU都集成了多点接口的通信协议，其物理层是RS-485,最大传输速率为12M bit/s,两个相邻节点最大传输距离为50m。PLC通过MPI可以访问功能模块，可以自动广播其总线参数组态，可以与多个设备同时建立通信连接，连接的设备有运行STEP7的PC机，HMI,及西门子其他型号的PLC。
联网的CPU可以通过MPI接口实现全局数据(GD)服务，周期性地相互进行数据交换。西门子有两种MPI连接器，一种有PG（编程器）接口，另一种则没有PG接口，在PC机上插上了一块MPI卡或使用PC/MPI适配器。 3.6.3 AS-i网路
执行器传感器接口AS-i网路，用于传感器和执行器的双向数据通信网路。位于自动控制系统最底层的网路。AS-i用于连接需要传送开关量的传感器和执行器，比如读取温度开关的状态，控制各种阀门等，也可以传送模拟量数据。 AS-i属于主从式网路，每个网段只能有一个主站，主站是网路通信的中心，
用于网路的初始化，设置从站的地址和参数等。AS-i从站是AS-i系统的输入通道和输出通道。CP343-2通信处理器用于AS-i主站。AS-i的从站由专用的AS-i通信芯片和传感器、执行器部分组成，带有集成的AS-i连接的传感器和执行器可以直接连接到AS-i上。
第四章 软件设计
4.1 STEP7编程软件
STEP7编程软件是由西门子公司设计开发，具有提供编程、测试、参数设置、通信组态、维护，监控和参数设置的标准工具。本系统采用的是SETP7 V5.4版。 4.1.1 STEP7的硬件接口
为了在PC机上使用STEP7,应配置PC/MPI通信适配器。连接计算机的RS-232接口和PLC的MPI接口，将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络。计算机一侧的通信速率为19.2Kbit/s,PLC一侧的通信速率为19.2Kbit/s～1.5Mbit/s。 在STEP7的管理器中执行菜单命令：“选项”→“设置PG/PC接口”。在打开的对话框中可以选择实际使用的硬件接口。如图4-1，单击“选择”，可以安装上述选择框中没有列出的硬件接口的驱动程序。
4.1.2 STEP7的编程功能
图4-1
STEP7的编程语言有梯形图（LAD）、功能图（FBD）、语句表（STL）。梯形图（LAD）是STEP7编程语言的图形表示，适合于电气行业的用户；语句表（STL）是文本编程语言，与机器代码类似，能够节省输入时间和存储区域，适合于计算机技术领域的用户；功能块（FBD）也是STEP7编程语言的图形表示，用逻辑框表示逻辑功能，类似于数字门电路，适合于电路工程领域的用户
STEP7通过符号编辑器，可以管理所有的全局变量，用于设置符号名称、定义数据类型、注释及排序功能。STEP7的测试和服务功能具有设置断点、强制输入输出、调用块等，同时检测几个块的状态的功能，还有帮助功能，包括在线帮助及从帮助菜单获得帮助。
4.2 STEP7项目的创建
在STEP7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。
使用向导来创建项目，双击Windows桌面上的SIMATIC管理器图标，进入SIMATIC Manager窗口。如下图：
图4-2
? 下一步，CPU类型中选择CPU315-2DP,MPI缺省值为2。如下图：
图4-3
? 下一步，块名称OB1作为主程序的组织块，所选的语言为LAD。如下图:
课程设计（论文）-基于PLC的电加热炉温度控制系统设计
