图3 第三方总线系统连接方案

图4 各种总线系统

在上图中可以看到不同总线系统的概述，这些系统可以通过链路模块或通信模块连接到PROFINET。在左上方可以看到IO-Link和AS-i接口。它们都可以通过CMs进行连接，CMs可用于西门子分散和中央外围模块（如ET 200SP）的不同系统。

1.3 控制器层级

正如前面看到的，使用S7 PLC控制器有许多可能性将其连接到现场级设备。现在离开场层级继续来到控制器层级。控制器之间实时数据传输信息，比如通过开放式用户通信，这使得西门子S7 PLC控制器与所有自动化系统通信成为可能。

图5 自动化“金字塔”的控制层级

对于实时数据交换，PROFINET标准中有一个可选功能，即I-Device。

此功能允许S7控制器同时作为IO设备和IO控制器，因此允许C2C通信。

如下图所示，I-Devices可以处理从属IO设备，并将其作为自己的IO设备。

图6 PROFINET I-Device通信

最后，可以在IO控制器之间交换RT数据。除了通过标准PROFINET行为传输的数据外，还可以交换PROFINET数据记录，以便通过ROFINET优先级在网络上传输更多数据。

还可以使用I-Device功能在控制器之间交换安全数据，以传递安全信号，如紧急停止或安全相关的光屏障。

接着以三个例子来介绍一下开放用户通信：

所有这些协议均可以默认在S7控制器中实现，并且可以与TIA博途中的功能块一起使用。

图7 TCP、UDP和Modbus协议

1.4 操作和管理层层级和云级

控制层级以上讨论的是MES、SCADA或其他不同的管理和工程系统。这些系统在历史上更受IT控制，因此大多数系统都基于PC或服务器架构之上。未来将出现像Industrial Edge这样的网关，它将处理来自下级的数据，并将它们作为预处理数据传输到这些系统。

然而，也有一些协议可用于直接与这些系统通信，如用于Web服务器访问的HTTP、用于线路集成的OPC UA和用于程序下载、诊断、配置和许多其他目的的西门子S7协议。

图8 自动化“金字塔”的操作和管理层级

对于从设备到管理和操作层级的连接，有西门子Opcenter Connect。此产品可以使用不同的通信驱动程序的协议来从机器中获取需要的数据。举个例子来说，Opcenter包含OPC UA、HTTP或S7协议的驱动程序。

图9 OPC UA 与PROFINET在工厂中完美配合

Opcenter是西门子的MES解决方案，为工厂的数字化提供不同的功能，如：

图10 西门子Opcenter

在自动化金字塔的最后一个层级，云级，这里简单介绍一下这个级别中最常用的协议：MQT（消息队列遥测传输协议）。

当前MQTT已经成为工业物联网的主导协议，得到了广泛的关注。Eclipse Mosquitto 提供了MQTT协议的轻量级服务器实现，适用于从全功率机器到嵌入式和低功率机器的所有情况。

通过这个协议， S7 PLC控制器具有直接连接到云系统的可能性。西门子产品组合中也具有不同的产品和解决方案，具体选择取决实际需求。

下图是西门子SIMATIC产品连接到云的可行的方案：

图11 通过SIMATIC 控制器中的功能块实现MQTT协议

图12 通过CC系列网关连接SIMATIC 控制器到云级

1.5 总结

从上面的内容可以看出，西门子SIMATIC控制器具有多样的通信方案，连接自动化“金子塔”中的各个层级。其提供的不仅仅是用于控制所有类型机器和工厂的强大硬件，也是垂直 OT/IT 与 各层设备通信的重要中枢。人工智能和边缘等未来技术也被集成和融合到SIMATIC控制器中。这使得 SIMATIC 控制器成为创新通信解决方案的完美基础，是全集成自动化的最重要的组成部分。

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