工业以太网（Industrial Ethernet）用于工厂管理和单元层的通信系统，符合IEEE802.3**标准，用于对时间要求不太严格、需要传送大量数据的通信场合，可以通过网关来连接远程网络。它支持广域的开放型网络模型，可以采用多种传输媒体。西门子的工业以太网传输速率为10/100Mb/s，较多1024个网络节点，网络的较大范围为150km。
    西门子的S7和S5这两代PLC通过PROFIBUS（FDL协议）或工业以太网ISO协议，可以利用S5和S7的通信服务进行数据交换。
    CP通信处理器不会加重CPU的通信服务负担，S7-300较多可以使用8个通信处理器，每个通信处理器较多能建立16条链路。
  工业现场总线PROFIBUS是用于车间级监控和现场层的通信系统，它符合EC61158标准（该标准中的类型3），具有开放性，符合该标准的各厂商生产的设备都可以接入同一网络中。S7-300/400 PLC可以通过通信处理器或集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口连接到PROFIBUS-DP网络上。
    带有PROFIBUS-DP主站／从站接口的CPU能够实现高速和使用方便的分布式I/O控制，如图6-2所示。对于用户来说，系统组态和编程方法与处理集中式I/O完全相同。
图6-2 S7-300/400 PLC的通信网络
图6-2   S7-300/400 PLC的通信网络
    PROFIBUS的物理层是RS-485，较高传输速率为12Mb/s，较多可以与127个网络上的节点进行数据交换。网络中较多可以串接10个中继器来延长通信距离。使用光纤作为通信介质，通信距离可达90km。
    如果PROFIBUS网络采用FMS协议，工业以太网采用TCP/IP或ISO协议，S7-300可与其他公司的设备实现数据交换。
    可以通过CP342/343通信处理器将SMATIC S7-300 PLC与PROFIBUS-DP或工业以太网总线系统相连。可以连接的设备包括S7-300/400，S5-115U/H、编程器、个人计算机、SIMATIC人机界面( HMI)、数控系统、机械手控制系统、工业PC、变频器和非西门子装置。
    S7中可以作为主站设备的有：
    ①带有PROFIBUS-DP接口的S7-300/400的CPU;
    ②CP443-5 IM467,  CP342-5或CP343-5;
    ③编程器PG;
    ④操作员面板OP。
S7中可以作为从站设备的有：
    ①分布式I/O设备；
    ②ET200B/L/M/S/X：
    ③通过通信处理器CP342的S7-300;
    ④带DP接口的S7-300 CPU;
    ⑤S7-400（只能通过CP443-5）：
    ⑥带EM277通信模块的S7-200。
MPI是多点接口(MultiPoint Interface)的简称，S7-300/400 CPU都集成了MPI通信协议，MPI的物理层是RS-485，较高传输速率为12Mb/s。PLC通过MPI能同时连接运行STEP7的编程器、计算机、人机界面（HIvll）及其他SIMATIC S7、M7和C7。STEP 7的用户界面提供了通信组态功能，使通信的组态简单*。
    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，每个CPU可以使用的MPI连接总数为6～64个，具体数量与CPU的型号有关。
现场设备层的主要功能是连接现场设备，如分布式I/O、传感器／驱动器、执行机构和开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。主站（PLC、PC或其他控制器）负责总线通信管理及与从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。
西门子的SIMATIC NET网络系统如图6-1所示，它将执行器／传感器单独分为一层，主要使用AS-I（执行器／传感器接口）网络。
图6-1 SIMATIC NET网络系统
梯形图中的状态位指令以常开触点或常闭触点的形式出现。这些触点的通断取决于状态字中的状态位BR、OV、OS、CCO和CC1的状态（如表3-16所示）。数学运算的结果等于0、不等于O、大于0、小于0、大于等于0、小于等于O都有对应的状态位常开触点和常闭触点。CCO和CC1均为1时，表示数学运算指令有错误，UO常开触点闭合。
以标有OV的触点为例，OV（溢出位）为1时，标有OV的常开触点闭合，常闭触点断开。
图3-61中的I0.6为1时，执行整数减法指令SUB_I，如果运算结果有溢出（**出允许的范围），状态位OV为1，梯形图中OV的常开触点闭合。若I0.2的常开触点也闭合，Q4.0被置位。
西门子逻辑控制指令是指逻辑块中的跳转和循环指令。在没有执行跳转和循环指令之前，各语句按先后顺序执行，这种执行方式称为线性扫描。而逻辑控制指令终止了线性扫描，跳转到地址标号( Label)所*的目的地址。然后，程序再次开始线性扫描。需要注意的是：跳转指令不执行跳转指令和标号之间的程序；跳转可以是从上至下，也可以反向；跳转指令只能在同一逻辑块内跳转，而不能在不同逻辑块之间跳转；在同一块中，跳转目的地址只能出现一次，否则，程序将不知道究竟往哪里跳转。
    跳转和循环指令的操作数是地址标号，标号较多有四个字符，*一个字符必须是字母，其余的可以是字母或数字。由于标号是指目的地址，所以又称为目的地址标号。在语句表
中，目的标号与目的指令之间用“：”分隔，而在梯形图中目的地址标号必须在一个网络的开始。
    跳转指令有几种形式：无条件跳转指令、多分支跳转指令、与RLO和BR有关的跳转指令、与信号状态位有关的跳转指令、与条件码CCO和CC1有关的跳转指令。

数学运算指令十分重要，因为一般的自动控制系统都需要PID控制器，控制器的算法实现离不开基本的数学运算，在S7PLC中，可以对整数、双整数和浮点数进行数学运算。这些指令是在累加器1和累加器2中进行的。其中累加器2中的值作为被减数或被除数，累加器1则作为减数或除数，数学运算结果保存在累加器1中，在进行数学运算时，不必考虑对RLO的影响。需要考虑的是状态字的CCO和CC1，OS、OV位，具体操作中运用操作指令或条件跳转指令进行。
    转换指令可以将一个输入参数的数据类型转换为一个需要的数据类型，在大多数的逻辑运算时，数据类型有可能不相同，例如数据类型可能为整数、双整数、浮点数等，这样需要转换为统一的数据类型进行运算（字与整数类型不需要转换，在符号表或在数据块中可以定义变量的数据类型，如果没有定义变量的数据类型，例如MW100，在编程时既可作为一个字类型，也可作为一个整数类型，数据类型根据指令自动转换）。
    转换指令如表3-27所示。使用转换指令的示例程序如表3-28所示。
表3-27转换指令
西门子模块版本用于组态精简系列面板，包含在每款STEP 7 Basic或STEP 7 Professional产品中；WinCC Comfort版本用于组态所有面板（包括易用面板和移动面板）；WinCC Advanced版本组态所有面板和基于PC单站系统，可以购买带有128、512、2K、4K以及8K个外部变量（带有过程接口的变量）许可的WinCC Runtime Advanced软件版本；Win CC Professional版本用于组态使用WinCC Runtime Advanced或SCADA系统的组态面板和PC。
    WinCC Runtime Professional是一种用于构建组态范围从单站系统到多站系统（包括标准客户端或Web客户端）的SCADA系统。可以购买带有128、512、2K，4K、8K、64K、100K、150K以及256K个外部变量（带有过程接口的变量）许可的相应软件版本。
    通过WinCC(TIA Portal)组态软件，应用软件中的WinCC Runtime Advanced或WinCC Runtime Professional还可以组态SINUMERIK PC。可以使用SINUMERIK HMI Pro sl RT或SI-NUMERIK Operate WinCC RT Basic组态HMI设备。
    本文以自动灌装生产线项目，应用西门子精智面板TP700 Comfort和组态软件WinCC Advanced，来介绍HMI监控项目的建立过程。
    WinCC Advanced的运行系统可以对SIMATIC HMI精智系列面板进行仿真，这种仿真功能对于学习使用SIMATIC HMI精智系列面板的组态方法是非常有用的。