【IIOT】西门子PLC数采之S7-200

【工业物联网（IIOT）】基于西门子PLC的数采方案探讨


引言

工业互联网作为中国的新型基础设施之一，数据采集无疑是其核心基石。数字孪生、数字化管理、预测性维护等技术的成功实施，均离不开海量数据作为支撑。尽管这些先端解决方案各具特色，但其本质都围绕核心概念——数据。工业现场中，从人、机、物到系统，贯穿全价值链、全产业链的数据流动构建了工业互联网的脉络。其中，作为智能制造中的关键节点，车间级中的设备数据成为数据采集技术重点关注的对象。




数采系统架构分析

当前，数据采集技术主要分为两种模式：“边缘网关”直接采集，并将其数据汇总至服务器；以及“采集包软件”，通过这一软件实现对整个车间设备的统一采集管理，依赖于单个软件包。

对于“边缘网关”模式，硬件成本相对较高，但其稳定性出色，即便发生车间网络故障，本地采集系统仍可正常运行，不受影响。相比之下，“采集包软件”模式的成本极具竞争力，仅需软件和个别实施方案，就可实现整个车间的设备数采，但其稳定性显著依赖于车间网络的连通性，一旦网络出现故障，很可能会导致整个车间的数据采集中断。

西门子PLC体系介绍

西门子PLC系列丰富多样，包括S7200、S7200 SMART、S7300、S71200、S71500、S7400等。可登陆西门子中国官网、下载中心及工业支持中心获取详细信息与技术支持。无论为课程学习还是深入理解，上述资源均是切入点。

S7200系列产品详情

S7200系列已经停产，但鉴于大量工厂内设备的老旧，项目实施过程中仍然可能遇到S7200 PLC。《S7200系统手册》是系统学习S7200的宝贵资料。

S7200内部构造及功能概述

S7200系列的CPU包含HCS12、ARM9、ARM11、QRFP、QFP、QFP36六种型号。内部寄存器功能分为I（数字量输入），Q（数字量输出），AI（模拟量输入），AQ（模拟量输出）以及V（变量存储区）、M（位存储区）、T（定时器存储区）和C（计数器存储区）。

支持的通信协议

数采系统支持的通信协议对于性能优化及成本控制至关重要。结合实际经验和准则，可发现最具成本效益的釆集协议一般首选S7协议、PPI及MPI。

S7协议、PPI、MPI支持情况与比较

对于S7协议、PPI、MPI三种协议的比较分析显示，它们操作简单，有效地减少了PLC程序的改造需求，且仅需微调配置参数即可实现通信。

硬件架构与实际部署

选取特定场景演示硬件架构，例如使用采集包软件管理数据采集成，选择基于以太网的车间网络环境和S7200 CPU221。采用PPI over TCP协议实现高效数据传输。

整套解决方案的硬件部署图如下：


硬件架构示例：


数据采集服务器：负责数据的收集和处理。


车间网络环境：为数据传输提供网络基础设施。


网络模块/边缘网关：作为网络与设备之间的桥梁。


通讯线：连接网络模块和设备控制器的物理路径。


通讯口扩展模块：用于连接S7200 CPU和外部网络。

相应的配置流程包含：软件部署在服务器端，传输方式选择PPI over TCP，依据组件特性进行采购、安装。最后，通过PLC和网络模块的参数调整，进行数据采集系统的功能性测试。

本文为深入探讨工业物联网中的数据采集技术，特别是基于西门子PLC系统之上的数据采集策略提供了全新的视角，旨在为大家带来更深入的理解与方法论指导。此外，也希望通过分享与交流，促进工业互联网技术的推广与发展。原文链接已注明，转发时请尊重知识产权！

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