高校教材網(wǎng)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用5．1工業(yè)以太網(wǎng)概述20世紀(jì)80年代產(chǎn)生和發(fā)展起來的現(xiàn)場總線技術(shù)使得工業(yè)企業(yè)的管理控制一體化成為可能。由于以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，許多工業(yè)廠商開始將傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線架構(gòu)在以太網(wǎng)上?；贗EEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)以太網(wǎng)提供了針對制造業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。將以太網(wǎng)高速傳輸技術(shù)引入到工業(yè)控制領(lǐng)域，使企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)（Intranet）、外部互聯(lián)網(wǎng)（Extranet）和國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）提供的技術(shù)和廣泛應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)和過程自動(dòng)化。這種應(yīng)用推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，是未來制造業(yè)電子商務(wù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雛形，也是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用（1）自動(dòng)化技術(shù)從單機(jī)控制發(fā)展到工廠自動(dòng)化FA，發(fā)展到系統(tǒng)自動(dòng)化（2）工廠底層設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)信息集成、車間底層數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)是信息集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)（3）以太網(wǎng)在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀以太網(wǎng)+TCP/IP作為辦公網(wǎng)、商務(wù)網(wǎng)在IT行業(yè)中獨(dú)霸天下，其技術(shù)特點(diǎn)主要適合信息管理、信息處理系統(tǒng)。但為什么近年來會(huì)逐步向自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展，形成與現(xiàn)場總線技術(shù)競爭的局面?；仡櫧陙碜詣?dòng)化技術(shù)的發(fā)展,可以了解到其中的原委。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用5．2S7-300的以太網(wǎng)應(yīng)用在西門子的網(wǎng)絡(luò)體系中，S7系列PLC可以通過CP343-1/CP343-1IT（用于S7-300）、CP443-1/CP443-1IT（用于S7-400）來實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)的連接；工業(yè)計(jì)算機(jī)可以通過專用通信卡CP1613實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)的連接，在本節(jié)當(dāng)中，我們以S7-300之間的工業(yè)以太網(wǎng)連接實(shí)例來進(jìn)行說明。我們首先搭建一套測試設(shè)備，設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖7-1所示：2套S7-300系統(tǒng)由PS307電源、CPU314C-2DP、CPU314C-2PTP、CP343-1、CP343-1IT、PC、CP5611、STEP7組成，PLC系統(tǒng)概貌如下圖：第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-1網(wǎng)絡(luò)組成第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用第一步：打開SIMATICManager，根據(jù)我們系統(tǒng)的硬件組成，進(jìn)行系統(tǒng)的硬件組態(tài)，如圖5-2：插入2個(gè)S7--300的站，進(jìn)行硬件組態(tài)：圖5-2插入PLC站第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-31號站的硬件組態(tài)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-42號站的硬件組態(tài)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-5建立新的以太網(wǎng)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-6設(shè)置1號站的IP地址第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-7為2號站選擇剛才建立的以太網(wǎng)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-8設(shè)置2號站的IP地址第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-9在NetPro中選中1號站第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-10建立適當(dāng)?shù)囊蕴W(wǎng)連接第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-11編程時(shí)會(huì)用到的相關(guān)參數(shù)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-12設(shè)置TSAP參數(shù)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-13下載硬件組態(tài)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-14通信程序第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-15數(shù)據(jù)緩沖區(qū)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-16切換到數(shù)據(jù)監(jiān)視狀態(tài)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-17發(fā)送的數(shù)據(jù)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-18接收到的數(shù)據(jù)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用5．3PROFINETIO與CBA1、新一代的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)——PROFINET1）目前現(xiàn)場總線存在的問題實(shí)時(shí)性的問題PROFINET是由PROFIBUS國際組織推出的新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一套完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了諸如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。同時(shí)，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用3）PROFINET的實(shí)時(shí)性為了保證通信的實(shí)時(shí)性，根據(jù)響應(yīng)時(shí)間不同，PROFINET支持以下的通信方式：（1）TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通信（2）實(shí)時(shí)（RT）通信（3）等時(shí)同步實(shí)時(shí)（IRT）通信第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-19PROFINET數(shù)據(jù)訪問OSI/ISO模型第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用4）PROFINET的主要應(yīng)用PROFINET主要有兩種應(yīng)用方式：（1）PROFINETIO適合模塊化分布式的應(yīng)用，與PROFIBUS-DP方式相似，在PROFIBUS-DP應(yīng)用中分為主站和從站，在PROFINETIO應(yīng)用中有IO控制器和IO設(shè)備。（2）PROFINETCBA適合分布式智能站點(diǎn)之間通信的應(yīng)用CBA（ComponentbasedAutomation，基于組件的自動(dòng)化）。把大的控制系統(tǒng)分成不同功能、分布式、智能的小控制系統(tǒng)，使用組件自動(dòng)化（COM/COM++）技術(shù)生成功能組件，利用IMAP工具軟件，連接各個(gè)組件之間組成通信。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用2、基于PROFINETIO的自動(dòng)化解決方案序號PROFINETPROFIBUS解釋1IOsystemDPmastersystem2IOcontrollerDPmaster3IOsupervisorPG/PC2類主站調(diào)試與診斷4工業(yè)以太網(wǎng)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5HMIHMI監(jiān)控與操作6IOdeviceDPslave分布的現(xiàn)場設(shè)備分配到IOcontroller/DPmaster表5-1PROFINET與PROFIBUS-DP的比較第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-20基于CPU315-2DP/PN的PROFINETIO系統(tǒng)組態(tài)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-21基于CPU317-2DP/PN的PROFINETIO系統(tǒng)組態(tài)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用3、基于PROFINETCBA的自動(dòng)化解決方案1）PROFINET組件的設(shè)備類型基于PROFINET組件的設(shè)備可以分為兩種：（1）PROFINET設(shè)備，具有PN網(wǎng)絡(luò)接口直接連接到PROFINET上的組件。（2）PROFIBUS設(shè)備，有POFIBUS-DP從站生成的組件，該組件利用PROFINET網(wǎng)關(guān)連接到PROFINET上。PROFINET設(shè)備和PROFIBUS設(shè)備可參見圖5-22。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-22PROFINET設(shè)備與PROFIBUS設(shè)備第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用2）PROFINET設(shè)備所有的PROFINET設(shè)備都有一個(gè)共同之處：都具有PROFINET以太網(wǎng)接口，有的PROFINET設(shè)備還可以通過代理服務(wù)器作為PROFIBUS-DP主站，將PROFIBUS和PROFINET互聯(lián)。目前可以作為PROFINET設(shè)備的SIMATIC設(shè)備有：（1）WinACPN（2）CPU31x-2PN/DP，（3）S7-300CPU+CP343-1PN（4）IE/PBLinkCBA，PROFIBUS和PROFINET的網(wǎng)關(guān)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用3）PROFIBUS設(shè)備PROFIBUS設(shè)備可以有兩種：（1）具有編程功能的智能PROFIBUS-DP從站如ET200SCPU、ET200XCPU、S7-300CPU等帶有集成DP接口生成的PROFIBUS設(shè)備組件。（2）具有固定功能的從站如ET200M、ET200S、MM440變頻器等不帶有編程功能的從站第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用5．4PROFINETIO的應(yīng)用實(shí)例1、PROFINETIO概述PROFINET是一種用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的創(chuàng)新、開放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（IEC61158）。使用PROFINET，設(shè)備可以從現(xiàn)場級連接到管理級。通過PROFINET，分布式現(xiàn)場設(shè)備（如現(xiàn)場IO設(shè)備，例如信號模板）可直接連接到工業(yè)以太網(wǎng)，與PLC等設(shè)備通訊。并且可以達(dá)到與現(xiàn)場總線相同或更優(yōu)越的響應(yīng)時(shí)間，其典型的響應(yīng)時(shí)間在10ms的數(shù)量級，完全滿足現(xiàn)場級的使用。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-23PROFINETIO結(jié)構(gòu)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用2、PROFINETIO現(xiàn)場設(shè)備簡介?IM151-3PN作為IO設(shè)備直接連接ET200S的接口模塊。?CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作為IO控制器的CPU模塊，用于處理過程信號和直接將現(xiàn)場設(shè)備連接到工業(yè)以太網(wǎng)。?IE/PBLINKPNIO將現(xiàn)有的PROFIBUS設(shè)備透明的連接到PROFINET的代理設(shè)備。?IWLAN/PBLINKPNIO將PROFIBUS設(shè)備通過無線的方式透明的連接到PROFINET的代理設(shè)備。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用?CP343-1用于連接S7-300到PROFINET，連接現(xiàn)場設(shè)備的通訊處理器。?CP443-1Advanced用于連接S7-400到PROFINET，連接現(xiàn)場設(shè)備并帶有集成的WEB服務(wù)器和集成的交換機(jī)的通訊處理器。?CP1616可作為IO設(shè)備。用于連接PC到PROFINET，連接現(xiàn)場設(shè)備并帶有集成交換機(jī)的通訊處理器。?SOFTPNIO作為IO控制器，用于運(yùn)行編程器或PC的通訊軟件。?STEP7用于已有的PROFIBUS進(jìn)行傳統(tǒng)方式組態(tài)PROFINET。第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-24PNIO的組態(tài)過程第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-25PNIO系統(tǒng)構(gòu)成圖第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用4、PNIO的組態(tài)步驟圖5-26創(chuàng)建新項(xiàng)目第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-27新建立的項(xiàng)目第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-28插入SIMATIC300Station第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-29進(jìn)行硬件組態(tài)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-30硬件組態(tài)界面第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-31添加機(jī)架第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-32添加CPU第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-33新建子網(wǎng)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-33新建子網(wǎng)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-34建立好的子網(wǎng)第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-35PNIO設(shè)備第5章工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用圖5-36在子網(wǎng)中添加PN