用于PG-PC的CP卡介绍

用于 PG/PC 的 CP 卡介绍 The introduction of CP used in PG/PC Getting-started Edition (2009 年 07 月) IA&DT Service & Support Page 1-25 摘 要 本文主要对西门子常用的 CP 卡—CP5511、CP5512、CP5611、CP5611A2、 CP5613、CP5613A2、CP5614、CP5614A2、CP1613A2、CP1623、CP5604、IE General 等进行归类 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ，详述了其相应的使用环境、功能及需要的授权、以及与 SimaticNet 之间的关系。 关键词 SimaticNet、CP 卡 Key Words SimaticNet、CP IA&DT Service & Support Page 2-25 目录 用于PG/PC 的CP卡介绍................................................................................................................ 1 1、功能 ...................................................................................................................................... 4 1.1 SCADA系统通讯 .............................................................................................................. 4 1.2 冗余系统 ........................................................................................................................... 6 1.3 智能主站 ........................................................................................................................... 6 2、CP卡的分类 .......................................................................................................................... 8 2.1 与PC的接口 ...................................................................................................................... 8 2.1.1 ISA接口 ......................................................................................................................... 8 2.1.2 PCI及PCI-X接口............................................................................................................ 8 2.1.3 PCI/104 接口 ................................................................................................................. 8 2.1.4 PCMCIA接口 ................................................................................................................. 9 2.1.5 PCI Express接口 .......................................................................................................... 9 2.2 处理器特点 ....................................................................................................................... 9 2.2.1 用于Industry Ethernet的CP卡 ...................................................................................... 9 2.2.2 用于PROFIBUS的CP卡 ......................................................................................... 10 2.3 支持协议及相应功能....................................................................................................... 11 2.3.1 基于Ethernet 的通信协议 .......................................................................................... 11 2.3.2 基于PROFIBUS的通信协议 ....................................................................................... 12 2.4 总结 ............................................................................................................................... 13 3、CP卡与SimaticNet软件关系 ............................................................................................... 14 3.1 CP卡驱动................................................................................................................... 14 3.2 CP卡授权及相应连接资源 ......................................................................................... 14 3.2.1 PROFIBUS提供授权 .................................................................................................. 14 3.2.2 工业以太网提供授权................................................................................................... 15 3.2.3 基于PROFIBUS卡的授权 ........................................................................................... 15 3.2.4 基于PROFIBUS卡的连接资源数 ................................................................................ 16 3.2.5 基于工业以太网卡的授权............................................................................................ 17 3.2.6 基于工业以太网的卡连接资源数................................................................................. 18 3.3 CP的兼容性问题问题................................................................................................. 19 4、旧卡升级注意问题 .............................................................................................................. 21 4.1 WinCC与相关产品兼容性 ............................................................................................... 22 4.2 Step7 兼容性 ................................................................................................................. 22 4.3 SimaticNet与操作系统兼容性 ......................................................................................... 22 5、小结 .................................................................................................................................... 22 IA&DT Service & Support Page 3-25 1、功能 CP 卡作为 PG/PC 的系统接口，是 TIA 全集成自动化的一个重要网络组件，根据 CP 卡 的分类及不同的使用环境要求，需要特定的硬件、软件及授权选择。其主要应用在如下环境 中： （1） 在工厂 SCADA（监控与数据采集）系统中通讯； （2） 冗余系统中； （3） 用作智能控制主站（PROFIBUS 或 PROFINET）； 1.1 SCADA 系统通讯 在工厂 SCADA 系统中，需要利用 CP 卡，基于 Industry Ethernet 、PROFIBUS 等多 种网络协议，通过 WinCC、WinCC Flexible、第三方监控软件对控制器（S5、S7 系列、第 三方控制器）进行通信，实现生产监控及数据采集。 图 1：基于工业以太网的 SCADA 系统 IA&DT Service & Support Page 4-25 图 2：基于 PROFIBUS 的 SCADA 系统 图 3：基于混合网络的 SCADA 系统 IA&DT Service & Support Page 5-25 1.2 冗余系统 基于工业以太网，可以实现冗余的 SCADA 系统（PROFIBUS 中是不能够实现的）。 同时需要采用 CP1613A2 或 CP1623，普通网卡是无法实现冗余配置的。 图 4：采用 CP1613/CP1623 的 SCADA 冗余系统 1.3 智能主站 采用 CP 卡，可以实现以 PC 机作为控制主站，支持 PROFIBUS 或 PROFINET 协议的 子站做从站，结合 SimaticNet 软件，进行生产控制。 （1） PROFIBUS 主站：CP5611、CP5621、CP5613A2、CP5614A2、CP5603 等； （2） PROFINET 主站：CP1616、CP1604、IE General（普通网卡）等； （3） 从站：支持 PROFIBUS 或 PROFINET IO 相关协议的从站均可； （4） 此种情况下，要使用 SimaticNet 软件进行配置，实现控制； IA&DT Service & Support Page 6-25 图 5：采用 CP1616 作为 PROFINET IO-Controller 图 6：采用 CP5614 作为 PROFIBUS Master IA&DT Service & Support Page 7-25 2、CP 卡的分类 对于 PG/PC 的系统接口，西门子提供了大量的 PC 卡，根据其功能特点，可以按照下 面几种方式进行分类： （1） 与 PC 的接口； （2） 处理器的特点； （3） 支持协议及相应功能； （4） 总结 2.1 与 PC 的接口 CP 卡在 PC 机（包括笔记本电脑）的使用上，主要有以下接口连接： 2.1.1 ISA 接口 ISA 总线: (Industry Standard Architecture:工业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 体系结构）是 IBM 公司为 PC/AT 电脑而制定的总线标准，为 16 位体系结构，只能支持 16 位的 I/O 设备，数据传 输率大约是 8MB/S。ISA 总线是早期的 PC 机提供的接口，主要是早期采集卡，像 CP5412 等，目前基本不再使用。 2.1.2 PCI 及 PCI-X 接口 在 CP 卡应用中，PCI 有 PCI 及 PCI-X 两种接口。 不同于 ISA 总线，PCI 总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好处 是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。其中 PCI 为 32 位体系结构，PCI-X 为 64 位体系结构，PCI-X 提供更大的带宽。 CP5611、CP5611A2、CP5613、CP5613A2、CP5614、CP5614A2、CP1613、 CP1613A2 是西门子用在 PCI 插槽与 PC 机的接口卡，都是 32 位卡。其中 CP5611、 CP5613、CP5614、CP1613 是基于 PCI 接口，CP5611A2、CP5613A2、 CP5614A2、CP1613A2 是在 PCI 及 PCI-X 接口上均可用，但仍旧是 32 位数据通信。 2.1.3 PCI/104 接口 对于 5603、1604 等卡，采用 PCI/104 Puls 接口。 PC/104 组织提供 PCI/104、PCI-104、PCI/104 Plus、PCIe/104、PCI-104 Express 共五种类型接口，其中 PCI/104 即 ISA 总线接口（16 位系统），PCI-104 为 IA&DT Service & Support Page 8-25 PCI 接口（32 位接口），PCI/104 Plus 为 PCI 接口及 ISA 总线接口，PCIe/104 为 PCI express 接口，PCI-104 Express 提供 PCI 及 PCI express 接口。 2.1.4 PCMCIA 接口 PCMCIA 是用于笔记本电脑的一种总线接口，有 16 位与 32 位之分，即”PC Card” 及”Cardbus”两种。 CP5511 为 16 位”PC Card”接口， CP5512 为 32 位”Cardbus”接口。 2.1.5 PCI Express 接口 采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起 PCI 以及更早期的计算机总线的共享并行 架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率 提高到一个很高的频率，达到 PCI 所不能提供的高带宽。相对于传统 PCI 总线在单一时间周 期内只能实现单向传输，PCI-E 的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差 异跟半双工和全双工类似。PCI-E 的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括 X1、X4、X8 以及 X16 几种。 目前 CP1623、CP5621、CP5623 等采用的 PCI Express x1 接口，但也可以用在 PCIe X4-, X8- 及 X16 Slots 上面。 2.2 处理器特点 对于 CP 卡，一部分是自带微处理器，有更强、更稳定的数据处理功能。 2.2.1 用于 Industry Ethernet 的 CP 卡 图 7：通讯性能比较（Message/Second） IA&DT Service & Support Page 9-25 CP1613、CP1613A2、CP1623 是自带微处理器的；其协议的工作都是在自己的处理器上 运行，从而 PC 机只需要处理应用程序，通信由 CP 卡自己处理，这样也保证了通讯过程数 据通讯是稳定的。此外支持冗余系统及时间同步、多协议运行、多 CP 卡工作在一台 PC 上。 IE General（普通网卡）不带微处理器（softbus）；协议软件执行依靠 PG/PC 操作系 统，从而 PC/PG 需要处理应用程序及通讯工作。通讯性能依赖于 PC 机性能及负载情况。不 太稳定，不支持、多协议运行、多 CP 卡工作。 目前使用为 CP1613A2，CP1613 已经停止供货。CP1613A2 比 CP1613 有更好的处理 性能。同时 CP1613A2 兼容 CP1613。 2.2.2 用于 PROFIBUS 的 CP 卡 图 8：通讯性能比较（Data/1ms） 上图为具有微处理器的 CP 卡与 SOFTNET CP 的性能比较： CP5613 A2 with DP-RAM access：直接访问 RAM 区数据。 CP5613 A2 with DP-5613/Win：基于 windows 下程序二次访问。 CP5611 CP5512 with SOFTNET-DP：没有 RAM 区。 IA&DT Service & Support Page 10-25 图 9：与 DP 从站通讯比较 CP5613、CP5613A2、CP5614、CP5614A2、CP5603 是自带微处理器，支持多协 议、多 CP 卡工作，多于 8 个站的系统，更大的数据吞吐量。如上图 9，对于自带微处理器 的 PC 卡，基于 event/filter 方式，通过 DP-RAM 接口对 DP 从站访问时，比 CPU 的负载要 低很多。 CP5611、CP5611A2、CP5511、CP5512 不带微处理器（softbus），不支持多协议、 多 CP 卡工作，最大到 8 个站的系统。 2.3 支持协议及相应功能 2.3.1 基于 Ethernet 的通信协议 图 10：ISO/OSI 参考模型下的以太网 IA&DT Service & Support Page 11-25 A，F S7 通信 B，E S5 兼容通信（SEND/RECEIVE） C TCP/IP D SNMP,UDP 表 1：基于 Etherne 的通信协议 对于 CP1613、CP1613A2、CP1623、IE General，支持下面协议： PG/OP 通信：支持在工业以太网下对 S5/S7 控制器的编程等工作，其中 IE General 只 能处理 S7 控制器系统。 S7 通信：提供 PG/PC 应用（如对 WinCC 的访问），提供对 S7 系统组件的数据及程 序处理，主要提供了以下服务： 数据服务：块管理服务、BSEND/BRECEIVE、Server 服务（DB1）、变量服务； 管理服务：信息通知、安全、事件服务； 容错服务：提供对 H 系统的冗余（IE General 不支持，CP1613A2、CP1623 支 持）； S5 兼容通信：即 Send/Receive 协议，基于 ISO、ISO-TCP、TCP 三种方式下，可以 处理 S5、S7、CP 系统简单数据通信。 OPEN IE 通信：基于 TCP/IP 及 UDP 的通信。 SNMP：简单网络管理协议，基于 UDP，对 CP 卡的信息管理。 2.3.2 基于 PROFIBUS 的通信协议 图 11：ISO/OSI 参考模型下的 PROFIBUS 网 IA&DT Service & Support Page 12-25 对于 CP5611、CP5611A2、CP5621、CP5511、CP5512、CP5613、CP5613A2、 CP5614、CP5614A2，支持的协议如下： PG/OP 通信：支持对 S5/S7 控制器的编程等工作。 S5 兼容通信：FDL 通讯，即 Send/Receive 协议。S7 通信：同上。 DPC1、DPC2 通信：上述卡均可作为 1 类及 2 类主站。同时对于 CP5613、CP5614 系列，提供 DP-base 包，可以对 Ram-access 区直接基于 API 编程。 DP Slave：从站服务，早期 CP5613 是不支持作为从站的，对于 CP5613 （SW V7.1.2），使用 simatic 2008，也支持作为从站模式。 FMS 通信：第七层的一个应用服务，可用于不同生产商间 PROFIBUS 系统通信，目 前已经较少使用，CP5613 及 CP5614 系列支持，但 CP5611、CP5512 系列不支持。 2.4 总结 CP 卡 PC 插槽 协议 是否自带微处理 器 CP5511 “PC-Card” 16bit CP5512 “Cardbus”32bit CP5611 PCI 32bit CP5611A2 PCI+PCI X 32bit CP5621 PCI/104 Plus DPC1、DPC2、DP Slave, S7 协议 PG/OP FDL 没有微处理器 CP5613 PCI 32bit CP5613A2 （=V5.2 >=V6.1 >=V3.2 sp4 >=V5.2 CP5611/CP5611A2 >=V3.2 >=V3.2 >=V2.1 包含 CP5613A2/CP5614A2 >=V6.2 CP5621 >=V5.4 Sp4 >=V7.0 包含 对应 Net CP1613 A2 >=V6.2 CP1623 >=V7.0 表 3：CP 卡驱动对应表 根据表 3 及下面的表，可以得出各种 CP 卡与 SimaticNet 的对应关系。 3.2 CP 卡授权及相应连接资源 3.2.1 PROFIBUS 提供授权 CP 卡根据支持的协议，在做不同工作时需要不同的授权（下面是 V7.1 的授权）。 DP-5613 6GK1 713-5DB71-3AA0 S7-5613 6GK1 713-5CB71-3AA0 FMS-5613 6GK1 713-5FB71-3AA0 DK-5613 http://www.siemens.com/simatic-net/dk5613 SOFNET-DP 6GK1 704-5DW71-3AA0 SOFTNET-DP Slave 6GK1 704-5SW71-3AA0 SOFTNET-S7 6GK1 704-5CW71-3AA0 表 4：SimaticNet 中包含 PROFIBUS 相关授权包 IA&DT Service & Support Page 14-25 3.2.2 工业以太网提供授权 S7-1613 6GK1 716-1CB71-3AA0 S7-REDCONNECT 6GK1 716-0HB71-3AA0 SOFTNET S7 6GK1 704-1CW71-3AA0 SOFTNET S7 Lean 6GK1 704-1LW71-3AA0 SOFTNET PG 6GK1 704-1PW71-3AA0 SNMP Basic 2008 6GK1 706-1NW71-3AA0 SNMP Extended 2008 6GK1 706-1NX71-3AA0 SNMP Power Pack 2008 6GK1 706-1NW71-3AC0 表 5：SimaticNet 中包工业以太网及 SNMP 相关授权包 补充 1： 需要注意的是，上述授权都是完整授权，对于单个授权还有一些升级授权，例如对于 S7-1613 授权，有下面 4 种授权订货号： 6GK1 716-1CB71-3AA0：完整授权； 6GK1 716-1CB00-3AL0：订货 1 年内升级授权； 6GK1 716-1CB00-3AE0：从 V6.4 到 simaticNet 2007 升级授权； 6GK1 716-1CB00-3AE1：从 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 ，不需要购买，软件可以免费下载。 SOFNET-DP CP5512、CP5611、CP5621、CP5611A2 用来做 DP 主站，需购买授权。 SOFTNET-DP Slave CP5512、CP5611、CP5621、CP5611A2 用来做 DP 从站，需购买授权。 SOFTNET-S7 CP5512、CP5611、CP5621、CP5611A2 用来进行 S7 连接，需要购买授权。 补充： 购买卡后，也包含了 FDL、PG/PC 等的支 持，不需要再购买授权，这也是如果利用上 述 PC 卡在 Step7 种进行编程（例如 CP5512）是不需要授权的，但是对于对 WInCC 的连接通讯，是占用的 S7 连接资 源，需要 SOFTNET-S7 或 S7-5613 授权。 表 6：PROFIBUS 相关授权关系 补充：对于购买 WinCC 的用户（从 V6.0 SP3），授权中包含了 SOFTNET S7 的授权， 所以对于 CP5611A2、CP5621、CP5512 通讯是不需要再购买授权的。第三方监控软件 还是需要的。 3.2.4 基于 PROFIBUS 卡的连接资源数 对于不同 PC 卡，可支持相应连接数及数量不同。 IA&DT Service & Support Page 16-25 CP5611A2 CP5621 CP5512 CP5613A2 CP5614A2 DP Master 60 Input : 244byte Outpt : 244byte Max : 14.64KB 60 Input : 244byte Outpt : 244byte Max : 7.808KB 124 Input : 244byte Outpt : 244byte Max : 30.256KB 124 Input : 244byte Outpt : 244byte Max : 30.256KB DP Slave Input :122byte Outpt :122byte Input :122byte Outpt :122byte V7.1.2 版本支持 Input :244byte Outpt :244byte S7 和 PG/PC 连接数 :8 连接数 :8 连接数 :50 连接数 :50 FDL 连接 连接数 :50 任务数 :100 连接数 :50 任务数 :100 连接数 :80 任务数 :120 连接数 :80 任务数 :120 FMS 40 40 多协议（1 卡） 连接数 :50 连接数 :50 连接数 :50 连接数 :50 多协议（多卡） 连接数 :50 连接数 :50 连接数 :207 连接数 :207 表 7：PROFIBUS 不同协议支持连接数及数据量 补充： 4 x CP5613/5614 (FO/A2) 和 1 x CP5611 (PG 模式) 2 x FMS-5613 1 x FMS-5613 和 1 x CP5611 (PG 模式) 2 x CP5611 (1 x 组态模式，1 x PG 模式) 3.2.5 基于工业以太网卡的授权 对于工业以太网下，主要有 CP1613A2、CP1623、IE General（普通网卡），结合 PROFIBUS 卡，在 PC Station 上有以下限制： 4x CP1613 和 1 x IE General (组态模式) 4 x CP5613 (FO/A2) 和 1 x CP1612 4 x CP1613 (A2) 和 1 x CP5611 IA&DT Service & Support Page 17-25 S7-1613 CP1613A2、CP1623 卡在进行 S7 连接，需购 买授权。 S7-REDCONNECT CP1613A2、CP1623 卡，冗余系统中使用需要 购买授权，此授权已包括 S7 连接授权（从 SimaticNet 2006 开始）。 SOFTNET S7 IE General卡在进行 S7 连接，需要购买授权。 SOFTNET S7 Lean IE General卡在进行 S7 连接，需要购买授权。 与 SOFTNET S7 不一样主要是支持的连接数不 一样。 SNMP OPC Server Basic 基于 SNMP 协议，可管理网络组件（20 个） SNMP OPC Server Extended 基于 SNMP 协议，可管理网络组件（200 个） SNMP OPC Server Power Pack 从 Basic 扩展为 Extended 补充 购买了上述授权后，也包含了 PG/OP 通信、S5 兼容通信、Open IE 等相应功能。 表 8：工业以太网相关授权关系 3.2.6 基于工业以太网的卡连接资源数 CP1613A2 CP1623 IE General SOFTNET S7 IE General SOFTNET S7 Lean S5 兼容通信 120 120 64 8 S7 和 PG/PC 120 120 64 8 S7 冗余-2Part 60 60 不支持 不支持 S7 冗余-4Part 30 30 不支持 不支持 多协议（1 卡） 120 120 64 8 多协议（多卡） 207 207 64 8 表 9：工业以太网下不同协议支持连接数及数据量 补充： 对于购买 WinCC 的用户（从 V6.0 SP3），授权中包含了 SOFTNET S7 Lean 的授权； IA&DT Service & Support Page 18-25 3.3 CP 的兼容性问题问题 根据前面表 3，可以根据下面几个表比较出相应的兼容性 Edition 07/2001 V6.0 Edition 07/2001 + SP1 V6.0 SP1 Edition 07/2001 + SP2 V6.0 SP2 Edition 07/2001 + SP3 V6.0 SP3 Edition 07/2001 + SP4 V6.0 SP4 Edition 07/2001 + SP5 V6.0 SP5 Edition 07/2001 + SP5 + HF2 V6.0 SP5 HF2 Edition 11/2002 V6.1 Edition 11/2002 + SP1 V6.1 SP1 Edition 11/2003 V6.2 Edition 11/2003 + SP1 V6.2 SP1 Edition 2005 V6.3 Edition 2005 + HF1 V6.3 HF1 Edition 2006 V6.4 Edition 2007 V7.0 Edition 2008 V7.1 表 10：SimaticNet 与版本对应关系 表 11：SimaticNet 2008 与操作系统对应关系 IA&DT Service & Support Page 19-25 表 12：SimaticNet 2007 与操作系统对应关系 表 13：SimaticNet 2006 与操作系统对应关系 IA&DT Service & Support Page 20-25 表 14：SimaticNet 2005 与操作系统对应关系 4、旧卡升级注意问题 旧卡在升级时，需要注意相关软件的兼容性问题。例如对于 CP5613 升级到 CP5613A2 情况下，几个问题： （1） CP5613A2 需要的 SimaticNet 的版本号； 参考表 3：CP 卡驱动对应表，可以看到 SimaticNet 版本、>=V6.2。 （2） 替换相应 SImaticNet 后，需要相应授权，可购买新授权或升级授权； 参考表 4：SimaticNet 中包含 PROFIBUS 相关授权包（不同用途不同授 权）； 对于特定授权，例如 S7 连接，有新授权和升级授权： 6GK1 713-5CB70-3AA0：完整授权； 6GK1 713-5CB00-3AL0：订货 1 年内升级授权； 6GK1 713-5CB00-3AE0：从 V6.4 到 simaticNet 2007 升级授权； 6GK1 713-5CB00-3AE1：从