SIMATICPLC以太网处理器,简称以太网CP模块,是西门子PLC家族的重要组成部分,以太网CP可以为CPU扩展出一个新的网络,来连接不同网络的设备,同时对于CPU的连接资源和通信协议会做出扩展,大大丰富了SIMATICPLC的通信能力。
西门子全系列的PLC,从S7-300/400到S7-1200/1500,都提供了多种类的CP模块,面对种类繁多的CP模块,该如何选择呢?

接下来,我们就带大家一起来探秘SIMATICPLC以太网CP。
SIMATICPLC以太网CPSIMATICPLC以太网CP是对CPU通信能力的一个补充,扩展一个以太网CP,就是给CPU增加了一个网卡,也增加了CPU的通信能力。总体来说,增加CP卡的功能主要有以下几方面:
扩展网络:连接其他网段设备,隔离CPU生产网
扩展通信资源:常用工业领域通信连接资源的扩展,例如:PROFINET、S7、PG/OP、TCP/UDP等
扩展通信协议:扩展了很多IT的协议和安全功能,例如:FTP、SMTP、HTTP
扩展特殊通信服务:用于特殊的应用场合,例如:RNA、OPCUA、VPN、防火墙以及远程通信等
S7-300CP卡
S7-300系列的CPU很多型号本体并没有集成以太网接口,即使有些型号的CPU本身有以太网接口,但是这些接口的通信资源和通信能力也比较弱,因此以太网CP的应用非常普遍。

S7-300的CP卡有三种型号,下面的表格列出了三种模块支持的通信协议和连接资源数量。

从表格中不难看出三种模块的区别和应用场合。
CP343-1Lean是一个轻量级的模块,它可以为S7-300系统扩展以太网接口,但是连接资源比较少,通信的能力有限制(S7只能作为服务器,PROFINET只能做智能从站),因此应用上有一定的局限性。
CP343-1是性能居中的模块,通信资源和通信能力都比较全面,适合绝大多数工业设备间的通信。
如下图所示,CP343-1、CP343-1Lean适合连接工业现场层级的设备。

CP343-1Adv从功能上可以看出,除了兼容CP343-1的基本功能外,增加了IT的通信协议和安全功能,双网卡接口适合作为连接工业现场设备和工厂管理层的桥梁,同时1G的接口可以确保提供足够的带宽连接工厂IT系统。通过下图,可以看出CP343-1Adv在工厂层级中适合的位置。

S7-400CP卡
S7-400CPU通信资源比较多,因此S7-400CP卡一般不作为通信资源的扩展使用,更多的是为CPU扩展接口和提供其他通信服务来使用。

下面的表格列出了S7-400以太网CP卡的功能区别。

CP443-1通信能力都比较全面,适合绝大多数工业设备间的通信,因此是作为连接工业现场设备通信扩展的首选。
CP443-1Adv最大的特点就是增加了IT的通信协议和安全功能,更适合作为工业现场层和控制层之间的连接,安全功能可以确保工业设备的运行安全。
CP443-1RNA支持PRP并行冗余协议,设计的初衷主要是为了将S7-400接入到PRP的环网这样特殊的应用。
CP443-1OPCUA主要是为S7-400系统扩展了OPCUA的服务。这款模块主要是为了特殊的应用场景而设计的,虽然在功能上也兼容一些常用的应用,但是拿来做一般的通信不免有点大材小用。
S7-1200CP卡
当西门子PLC发展到S7-1200/1500,由于CPU集成以太网接口的普及以及通信能力的大幅度提高,集成以太网接口基本已经满足绝大多数常用的IT服务应用。因此CP卡的作用主要作为扩展网段和扩展特殊通信服务使用。
S7-1200CP卡是一个庞大的家族,除了有线设备外,还有能够提供移动通信服务的模块,但是由于入网许可证的原因,国内的应用只考虑有线模块CP1243-1。

S7-1200CP1243-1模块经过多年的发展,已经进化成为当前的“全能战士“。如下图所示,它支持S7/TCP/UDP这样常用的通信协议;还支持通过集成的安全功能提供防火墙和VPN服务;最后还支持通过远程通信协议DNP3、TCSB将现场数据传到数据中心。


正因为有“全能战士“的存在,S7-1200CP卡的选择不需要太多的犹豫,一卡在手走遍天下。
S7-1500CP/CM卡
由于S7-1500CPU接口已经具备了强大的通信能力,S7-1500CP卡主要作为扩展接口隔离现场生产网络来使用。

下面的表格中列出了S7-1500主要CP模块的功能区别。

CM1542-1除了支持常用的工业现场通信协议外,还具备了常用的IT服务,因此既适合作为现场总线的扩展和也可以用于连接工厂控制层。

而与之相比,CP1543-1最主要的区别是增加了安全功能,通过防火墙和VPN为现场工业网络提供保护。

CP1545-1虽然也具备绝大多数的通信服务,但是最主要的亮点是可以支持MQTT协议,可以作为一个边缘设备将数据上传到云平台,为后期的应用提供数据的支持。

ET200SPCP卡

ET200SPCP卡的设计可以说是兼顾了S7-1500CP卡的特点,下表列出了当前的CP卡和支持的通信服务。

不难看出,ET200SPCP都不支持PROFINET,因此不是用来扩展现场IO设备的。ET200SPCP的定位和S7-1500CP非常相似,CP1542SP-1适合向下连接工业现场总线的设备,而与之相比,CP1543SP-1最主要的区别是增加了安全功能,通过防火墙和VPN为现场工业网络提供保护。比较特殊的一款模块CP1542SP-1IRC,支持当前主流的远程通信协议,更适合于远程数据采集的应用场合。
结语顺应IT-OT融合的大趋势,S7-1200/S7-1500/ET200SPPLCCP卡也与时俱进不断推出新的功能和模块。有了CP卡的加持,SIMATICPLC的通信能力能够得到不断地完善和加强。虽然S7-300系统逐渐走出了我们的视线,但是本文带着大家再次回顾S7-300CP卡,也是对经典的回顾,致敬传奇!
对于SIMATICPLCCP卡的介绍,相信大家或多或少已经有了一些概念。最后小编为大家分享一个选择CP卡的方法。如果你还在为选择哪款CP卡犹豫,想一个简单的问题,你就会得到合适的答案。这个问题是:CP卡通信的对象所在的位置是“上“?-”中“?还是”下“?
我们就以S7-1500系列的三种CP卡为例:
“下”-指的是通信对象是常见的工业现场设备,PROFINET/S7/TCP这样的协议。CM1542-1肯定是最合适的选择。
“中”-指的是工厂IT层级的应用,比如各种IT服务和SCADA等。S7-1500的三种模块虽然都可以适合绝大多数的应用,但是如果有安全功能的要求CP1543-1、CP1545-1都可以使用,但是考虑性价比,CP1543-1肯定是最优的选择。
“上”-指的数据需要走出工厂,远程通信、数据上云等应用场景。显而易见,CP1543-1、CP1545-1都比较适合。但是如果有数据和云端通信这样的特殊应用,CP1545-1应该是最佳的选择。
明确了这个问题,我们再去回顾不同CP卡的通信服务,秉着物尽其用的原则,相信大家一定可以选出最合适的模块!
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