SIPLUS TIM 4R-IE производства Siemens

TIM 4R-IE может использоваться в автономном режиме без поддержки со стороны центрального процессора S7-300. В основном этот режим используется для организации SINAUT связи с компьютерами центров управления (SINAUT ST7cc или ST7sc) и программируемыми контроллерами SIMATIC S7-400. Подключение модуля TIM к компьютеру или контроллеру S7-400 выполняется через один или два встроенных интерфейса Ethernet. Если к модулю TIM через Ethernet подключено несколько компьютеров и контроллеров S7-400, то он выполняет обработку коммуникационных задач SINAUT связи для всех этих станций.

Дополнительно модуль TIM 4R-IE может использоваться в качестве коммуникационного процессора программируемых контроллеров SIMATIC S7-300 или C7. Например, при необходимости использования резервированных каналов связи или при работе в узловых станциях SINAUT, требующих наличия более двух сетей.

Один модуль TIM 4R-IE позволяет всем перечисленным приборам поддерживать обмен данными с другими станциями SINAUT ST7- или ST1 не более чем через четыре SINAUT сети.

Наиболее важное свойство SINAUT -  сохранение данных с отметками времени при перебоях в питании модуля TIM, повреждении каналов связи или отказе партнера по связи - сохраняется как в классических WAN, так и в IP-сетях. Исключается возможность потери информации о наиболее важных событиях и аварийных сообщений, гарантируется обеспечение целостности данных в архивах центра управления. Исключение возможности потери данных при перебоях в питании модуля обеспечивается применением опциональной буферной батареи.

Для обеспечения работы мощных центров управления или станций может использоваться несколько модулей TIM 4R-IE. При необходимости модуль TIM 4R-IE может использоваться в комбинации с модулями TIM 3V-IE Advanced, TIM 3 и TIM.

Как коммуникационный модуль компьютера центра управления, модуль TIM сокращает количество S7-соединений, необходимых для непосредственного соединения со станциями в IP-сети, до одного соединения. Кроме того, модуль TIM 4R-IE выполняет разделение между локальной сетью Ethernet и IP-сетью станций. Обеспечивается поддержка только SINAUT- и PG функций связи. Это сокращает коммуникационную нагрузку на WAN.

В резервированных центрах управления модуль TIM 4R-IE снижает объемы данных в WAN и обеспечивает понижение затрат на их передачу, например, через каналы GPRS. При непосредственном подключении станций к резервированному центру управления (без модуля TIM 4R-IE) каждая станция должна посылать одни и те же сообщения дважды, чтобы они попали на каждый компьютер. При использовании модуля TIM 4R-IE каждая станция пересылает каждое сообщение только один раз. Дублирование этого сообщения для доставки на оба компьютера выполняет модуль TIM 4R-IE.

TIM 4R-IE способен выполнять передачу данных через различные виды SINAUT ST7 WAN и через комбинации различных видов WAN. Комбинированные сети конфигурируются с помощью программного обеспечения SINAUT и  могут объединять классические SINAUT WAN (выделенные линии, радиосети, телефонные сети) и IP-сети (оптические, DSL, GPRS, Internet, и т.д.).

• Гибкие возможности подключения к SINAUT сетям.
• Высокая степень универсальности. Возможность использования с программируемыми контроллерами S7-400 и компьютерами центров управления, а также с контроллерами S7-300 и C7.
• Возможность установки в программируемые контроллеры S7-300 с недорогими моделями центральных процессоров, поскольку программное обеспечение SINAUT TD7 интегрируется в модуль TIM 4R-IE (TD7 на TIM).
  (Этот вариант не позволяет передавать текстовые сообщения и поддерживать обмен данными со станциями SINAUT ST1; для реализации указанных функций программное обеспечение SINAUT TD7 должно загружаться в центральный процессор (TD7 на CPU)).
• Поддержка функций замены модуля без повторного конфигурирования системы связи.
• Компактная конструкция, снижение монтажных объемов за счет интеграции четырех интерфейсов WAN в один модуль. 
• Удобное конфигурирование соединений и передаваемых данных с помощью программного обеспечения конфигурирования и библиотеки программных блоков. Снижение времени и затрат на выполнение пуско-наладочных работ.
• Надежное сохранение данных. В случае отказа канала связи или партнера по связи модуль способен сохранять до 56 000 сообщений с отметками даты и времени. Снижение затрат на установку соединений в телефонных сетях.
• Опциональное использование буферной батареи для обеспечения хода часов и сохранения данных при перебоях в питании:
  • исключение возможности потери сообщений при перебоях в питании модуля напряжением =24 В,
  • немедленная готовность данных и их отметок времени после восстановления питания или рестарта модуля, поскольку аппаратные часы продолжают идти.
• Дистанционное программирование и диагностика (PC роутинг) параллельно с передачей SINAUT данных через WAN или IP-сети.
• Защита инвестиций в существующие системы SINAUT ST1 за счет поддержки функций ST1-совместимой связи. 

Конструкция TIM 4R-IE характеризуется следующими показателями:

• Компактный корпус 
  формата модулей SIMATIC S7-300 шириной 80 мм. 
• Два 9-полюсных штекера соединителей D-типа комбинированных интерфейсов RS-232/RS-485 для подключения модемов.
• Два гнезда RJ45 промышленного исполнения для подключения к Ethernet с помощью штекера IE FC RJ45 с осевым отводом кабеля.
• 2-полюсный съемный терминальный блок для подключения цепи питания =24 В.
• Светодиоды индикации процессов обмена данными через Ethernet и WAN.
• Простота монтажа 
  модуль монтируется на профильную шину S7-300;
  в программируемом контроллере S7-300 он устанавливается на любое посадочное место монтажной стойки и подключается к соседнему модулю с помощью шинного соединителя.
• В контроллере S7-300 модуль может устанавливаться в стойки расширения, подключаемые к базовому блоку через интерфейсные модули;
  подобным образом он может подключаться к контроллерам C7. В более новых моделях контроллеров C7 подключение может выполняться с помощью кабеля расширения ввода-вывода.
• Работа с естественным охлаждением. 
• Возможность установки опциональной буферной батареи и опционального модуля памяти C-PLUG.

Каждый из четырех интерфейсов модуля TIM 4R-IE способен выполнять функции "Станции", "Узловой станции" или "Центра управления". Это позволяет создавать иерархические коммуникационные структуры, характерные для классических WAN. В IP-сетях, где каждый партнер имеет одинаковый приоритет, эта классификация может быть опущена. Обмен данными через GPRS является исключением. Без специальных контактов с GPRS провайдером, непосредственный обмен данными между GPRS станциями невозможен. Эта задача может быть решена изменением направлений потоков данных в центральном модуле TIM, как в классической WAN с перекрестным трафиком на определенной линии или в беспроводном канале связи. В этом случае интерфейсы модулей TIM, используемых в IP-сети,  классифицируются как "Центр управления" или "Станция". Корректный путь от станции к станции определяется автоматически через "Центр управления".

TIM 4R-IE обеспечивает независимое управление потоками данных через подключенные сети. Для этой цели модуль оснащен собственным микропроцессором и буферной оперативной памятью, позволяющей сохранять до 56000 сообщений. Эта память позволяет сохранять данные на период отказа канала связи или партнера по связи, а также оптимизировать обмен данными через телефонные сети. При использовании опциональной буферной батареи сообщения в буферной памяти модуля сохраняются и в случае перебоев в его питании.

Операционная система модуля TIM сохраняется в flash EPROM. Требуемая функциональность, адреса партнеров по связи, телефонные номера партнеров в телефонной сети и т.д. определяются при конфигурировании модуля и сохраняются во flash EPROM модуля TIM или в опциональном модуле памяти C-PLUG.

При использовании модуля TIM 4R-IE в качестве коммуникационного процессора программируемого контроллера S7-300 параметры конфигурации могут сохраняться в микро карте памяти (MMC) центрального процессора. В случае сохранения параметров конфигурации в памяти центрального процессора или в модуле памяти C-PLUG замена модуля TIM может выполняться без повторного конфигурирования системы связи.

Чтение и запись данных, передаваемых или принимаемых модулем TIM, может выполняться двумя способами:

• TD7 на CPU, использование программного обеспечения SINAUT TD7 в центральном процессоре; 
  может использоваться с центральными процессорами S7-300 и S7-400;
  SINAUT программа центрального процессора содержит функциональные блоки библиотеки SINAUT TD7 для сбора данных, проверки этих данных на наличие изменений и их пересылки в модуль TIM для последующей передачи через WAN или IP-сеть. Сообщения, принятые модулем TIM из WAN или IP-сети без ошибок, передаются в центральный процессор для дальнейшей обработки программой пользователя.
• TD7 на TIM, использование программного обеспечения SINAUT TD7 в модуле TIM 4R-IE; 
  может использоваться с центральными процессорами S7-300: 
  Программа TD7 на TIM считывает необходимые данные (значения входных сигналов, биты памяти, блоки данных) из заданных областей памяти центрального процессора через внутреннюю шину контроллера, проверяет эти данные на наличие изменений и помещает их в буферную память модуля TIM, после чего передает содержимое буфера через WAN или IP-сеть. Сообщения, принятые модулем TIM из WAN или IP-сети без ошибок, передаются в центральный процессор для дальнейшей обработки программой пользователя.

Оба варианта позволяют присваивать сообщениям отметки даты и времени, а также "нормальный" или "высокий" приоритет для передачи через телефонные или GPRS сети. Вариант "TD7 на TIM" дополнительно позволяет использовать "наивысший" приоритет данных. Эти данные имеют более высокий приоритет по сравнению с другими данными в буферной памяти модуля и подлежат передаче в первую очередь.

Данные, готовые к передаче, сохраняются в буферной оперативной памяти модуля TIM. Способ дальнейшей передачи этих данных зависит от типа используемых каналов связи и выбранного режима работы модуля TIM.

Обмен данными через классические WAN

Способ передачи данных зависит от типа используемой WAN и функций, выполняемых модулем TIM:

• Выделенная линия, радиосеть; 
  В режиме "станции" или "узловой станции" модуль TIM начинает передачу данных из своей буферной памяти после получения запроса от центра управления. Если в момент получения запроса данные для передачи отсутствуют, то модуль TIM посылает только подтверждение о получении запроса. 
  В режиме "центра управления" модуль TIM после каждого цикла сканирования (отправки запроса и получения соответствующего отклика) выполняет пересылку одного из сообщений из своей буферной памяти (стандартная настройка). При конфигурировании модуля TIM эту настройку можно изменить, указав количество сообщений, передавемых между двумя последовательными циклами сканирования.
• Сеть с автоматическим вызовом абонента; 
  В режиме "станции" или "узловой станции" модуль различает данные с нормальным, высоким и наивысшим приоритетом. Появление данных с нормальным приоритетом не вызывает немедленной установки соединения. Для данных с высоким и наивысшим приоритетом выполняется немедленная установка соединения и передача данных. Если в этот момент в буферной памяти присутствуют данные с нормальным приоритетом, то они передаются вслед за данными с более высоким приоритетом. Данные с наивысшим приоритетом всегда передаются в первую очередь. Данные с высоким и нормальным приоритетом передаются по принципу FIFO (First In, First Out - первым вошел, первым вышел), т.е. без учета из приоритета. 
  В режиме "центра управления" появление в буферной памяти модуля TIM данных с любым приоритетом  будет сопровождаться немедленной установкой соответствующего соединения и передачей данных.

Для передачи данных используются протоколы SINAUT ST7 или SINAUT ST1. Режимы обмена данными зависят от типа используемой WAN:

• Для обмена данными через выделенные линии или радиосети обычно используется режим сканирования. В системах связи с несколькими центрами управления для обмена данными используется режим мультимастерного сканирования с разделением по времени (не поддерживается протоколом SINAUT ST1). При необходимости в радиосетях может использоваться режим сканирования с разделением по времени.
  Во всех режимах, использующих процедуры разделения по времени модуль TM 4R-IE способен выступать только в роли "станции" или "узловой станции". Он не может выступать в роли центра управления, поскольку не имеет интерфейса для подключения приемника сигналов точного времени DCF77.
• В сетях с автоматическим вызовом абонента обмен данными выполняется в спонтанном режиме.

SINAUT обмен данными через IP-сеть

В сетях Ethernet все готовые SINAUT данные подлежат немедленной передаче независимо от их приоритета. Последовательность передачи данных определяется принципом FIFO. Исключение составляют только данные с наивысшим приоритетом. Эти данные всегда передаются в первую очередь.

В платных каналах связи Ethernet (например, GPRS), где существуют ограничения на объем передаваемых данных, модуль TIM накапливает небольшие пакеты SINAUT данных с нормальным приоритетом для их передачи одним большим блоком. Это сокращает объемы передаваемых данных, поскольку для нескольких SINAUT сообщений TCP/IP и защита используются только один раз, только один раз используется фрейм подтверждения получения сообщений.

Модуль TIM передает сохраненные сообщения с нормальным приоритетом:

• если накопленные сообщения достигают или превышают по объему 202 байт;
• вслед за немедленной передачей сообщений с высоким или наивысшим приоритетом;
• если накопленные сообщения имеют объем менее 202 байт, но подходит к завершению интервал подтверждения активности TCP/IP (TCP/IP Keep Alive-Interval).

Для обмена данными используются S7 функции связи и постоянные S7 соединения между двумя Ethernet модулями TIM или между одним Ethernet модулем TIM и ST7cc/ST7sc. Два модуля TIM или модуль TIM и ST7cc/ST7sc обмениваются пакетами данных SINAUT ST7, используя транспортный протокол TCP/IP.

PG функции связи 

PG функции связи позволяют выполнять дистанционное программирование всех станций S7, подключенных к LAN (например, Ethernet).

Процедуры S7 routing позволяют использовать PG функции связи для обмена данными с аппаратурой во всех связанных сетях. Это положение справедливо как для классических, так и для  IP WAN, используемых системой SINAUT, поскольку протокол SINAUT ST7 обеспечивает поддержку "туннельного эффекта" для PG функций связи. Это позволяет выполнять дистанционное программирование и дистанционную диагностику всех SINAUT станций (CPU и TIM), подключенных к WAN.

Диагностика и обслуживание 

"SINAUT ST7 Diagnostics & Service Tool" обеспечивает поддержку широкого спектра диагностических функций, а также средств для выполнения пуско-наладочных работ и поиска неисправностей, которые позволяют:

• Определять режимы работы модулей TIM.
• Считывать текущие состояния модулей TIM.
• Получать основную диагностическую информацию. 
• Считывать содержимое буфера диагностических сообщений модулей TIM.
• Получать информацию о состоянии соединений с локальными и удаленными партнерами по связи (CPU, TIM, ST7cc, ST7sc).
• Получать информацию о состоянии и степени заполнения буферной памяти передатчика для каждого партнера по связи.
• Получать диагностическую информацию о работе программы TD7 на TIM.
• Выполнять мониторинг и регистрацию сообщений модулей TIM.
• Выполнять включение и отключение станций при выполнении пуско-наладочных работ; 
  В TIM 4R-IE обеспечивается сохранение информации о последнем заданном состоянии станции, что позволяет использовать эту информацию после рестарта модуля.

Конфигурирование 

Конфигурирование модуля TIM 4R-IE выполняется с помощью программного обеспечения конфигурирования SINAUT ST7 для программатора. Функциональные блоки библиотеки SINAUT TD7 используются для написания SINAUT программы центрального процессора (TD7 на CPU). И программное обеспечение конфигурирования, и библиотека функциональных блоков входят в комплект поставки пакета SINAUT ST7 от редакции 05/2007 и выше. Программное обеспечение конфигурирования SINAUT ST7 требует наличия на программаторе пакета STEP 7 от V5.3 SP2 и выше.

Параметры конфигурации модуля TIM 4R-IE могут сохраняться в его встроенном flash-EPROM или в опциональном модуле памяти C-PLUG. При использовании модуля TIM 4R-IE в качестве коммуникационного процессора программируемого контроллера S7-300, параметры конфигурации могут сохраняться в микро карте памяти (MMC) центрального процессора. В случае сохранения параметров конфигурации в микро карте памяти центрального процессора или в модуле C-PLUG обеспечивается возможность замены модуля TIM без повторного конфигурирования системы связи.

Подключение к классическим WAN

Модуль TIM 4R-IE оснащен двумя изолированными интерфейсами RS232/RS485 для подключения двух внешних приемопередающих устройств различных типов:

• Модемы выделенных линий (например, MD2) для установки соединений "точка к точке", "точка - несколько точек" или построения линейных сетевых структур.
• Приборы беспроводной связи различных производителей. Например, для обмена данными через мобильные радиосети с использованием процедур разделения по времени.
• Модемы аналоговой телефонной сети (например, MD3) для обмена данными через телефонную сеть или установки соединений "точка к точке" в выделенных линиях. 
• ISDN модемы (например, MD4) для обмена данными через ISDN сеть.
• GSM модемы (например, MD720-3) для обеспечения доступа к мобильной радиосети. 

Подключение к IP-сети

Помимо двух комбинированных интерфейсов RS232/RS485 модуль TIM 4R-IE оснащен двумя гнездами RJ45. Эти интерфейсы позволяют производить подключение модуля к IP-сетям (WAN или LAN). В зависимости от конкретных требований подключение к сети может выполняться через:

• Коммутаторы серии SCALANCE X для подключения витых пар или оптических каналов связи.
• Модули серии SCALANCE W (IWLAN) и приборы радио-Ethernet различных производителей. 
• GSM/GPRS роутер SINAUT MD740-1 для организации GPRS связи через мобильные телефонные GSM сети.
• DSL роутеры.
• Системы широкополосной связи. Например, OTN, PCM30.

Примеры конфигураций с модулем TIM 4R-IE

Применение в узловой станции 

В узловой станции с контроллером SIMATIC S7-400 модуль TIM 4R-IE подключается к S7-400 через встроенный интерфейс Ethernet. Встроенные интерфейсы RS232/RS485 используются для обмена данными со связанными станциями. Подключение к центру управления выполняется через второй встроенный интерфейс Ethernet и конвертор или коммутатор серии SCALANCE X.
В этой конфигурации обеспечивается возможность обмена данными между всеми SINAUT станциями, независимо от того к какой сети они подключены.

Применение в узловой станции

Резервированные каналы связи 

Модуль TIM 4R-IE позволяет производить подключение станции к центру управления через резервированные каналы связи. В этом случае модуль TIM 4R-IE устанавливается как со стороны станции, так и со стороны центра управления. В данном примере резервированный канал связи образован выделенной линией и мобильной сетью. Два модуля TIM координируют процессы обмена данными. В нормальных режимах они поддерживают связь через основной канал связи. В случае повреждения основного канала обмен данными выполняется через резервный канал. После восстановления основного канала происходит автоматический переход на обмен данными через этот канал.

Резервированные каналы связи

Применение в центре управления 

Модуль TIM 4R-IE может устанавливаться в центре управления и работать в комбинации с другими модулями TIM. В приведенном примере модуль TIM 4R-IE подключается к компьютеру центра управления (например, ST7cc) через один из встроенных интерфейсов Ethernet. К этому же интерфейсу модуля TIM 4R-IE подключен контроллер S7-400, который поддерживает связь с другими SINAUT станциями. Другие SINAUT станции подключаются ко второму интерфейсу Ethernet модуля TIM через беспроводные сети, а также к двум интерфейсам RS232/RS485 через выделенные линии. Последовательные интерфейсы модуля TIM настроены на работу в режиме интерфейса RS485 для обеспечения возможности построения звездообразной конфигурации выделенных линий. Такое соединение позволяет использовать до 30 модемов выделенных линий SINAUT. Например, для этой цели могут использоваться модемы MD2.

Если станции используют отметки даты и времени, то компьютер центра управления должен выступать в роли ведущего устройства синхронизации времени. Модуль TIM 4R-IE регулярно синхронизируется с компьютером через Ethernet и синхронизирует время всех соединенных с ним станций.

Применение в центре управления