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网络 概述

网络 概述. 根据不同的自动化水平的要求 ( 工厂级, 单元级 , 现场和传感器/执行器级 ), SIMATIC 提供以网络解决方案 多点接口 ( MPI) PROFIBUS 工业以太网 PROFINET ( 工业以太网 ) 点对点连接 (PtP) 执行器 / 传感器接口 (ASI). 网络. MPI. PROFIBUS. IE. 以太网. PROFINET. point-to-point. PROFIBUS. AS- 接口. 网络 多点接口 ( MPI). MPI 是小范围、结点数较少的子网，用于 控制级和现场级

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Presentation Transcript

  1. 网络概述 • 根据不同的自动化水平的要求(工厂级, 单元级, 现场和传感器/执行器级), SIMATIC 提供以网络解决方案 • 多点接口 (MPI) • PROFIBUS • 工业以太网 • PROFINET (工业以太网) • 点对点连接 (PtP) • 执行器/传感器接口(ASI) 网络 • MPI • PROFIBUS • IE 以太网 • PROFINET • point-to-point PROFIBUS • AS-接口

  2. 网络多点接口 (MPI) • MPI 是小范围、结点数较少的子网，用于 控制级和现场级 • 所有S7-300 CPU上都有一个MPI 接口 • 可连接设备: • PG/PC • OP/TP • S7-300/S7-400 • S7-200 (只在19.2 Kbaud下) PG/PC S7-300 网络 MPI • MPI • PROFIBUS • IE • PROFINET S7-400 OP • point-to-point • AS-接口

  3. 网络PROFIBUS • PROFIBUS 是用于控制级和现场级的网络 • PROFIBUS 提供两类规约: • PROFIBUS DP 用于快速周期性数据交换,PROFIBUS PA 用于安全区 (需要DP/PA 耦合器) • PROFIBUS FMS 或 PROFIBUS FDL 用于在对等通讯体直接进行快速数据交换，主/主通讯 (只能通过CP343-5通讯处理器来实现) • 所有带有“DP”标志的S7-300 CPU上都有一或两个PROFIBUS DP接口 • 可连接设备 : • PG/PC • OP/TP • DP 主站/从站 • 执行器/传感器 • 带有PROFIBUS DP 接口的S7-300/S7-400 网络 • MPI • PROFIBUS S7-300 Master PG/PC ET 200X (Slave) • IE • PROFINET ET 200U (Slave) PROFIBUS DP • point-to-point • AS-接口 OP S7-400

  4. 网络工业以太网 • 工艺以太网用于控制级和单元级,实现计算机系统与自动化系统间的通讯 • 用于大规模数据的交换 • 能用于远距离传输 • 在物理上，以太网是一个电气网络，基于以下部分： • 屏蔽同轴电缆 • 双绞线或者 • 基于光纤的光学网络 • 可连接设备 : • 带通讯处理器 (如. CP 343-1, 343-1 IT ) 的S7-300/S7-400 • 网络组件 (如交换机) • 带网卡的PG/PC 网络 • MPI • PROFIBUS • IE • PROFINET • point-to-point • AS-接口

  5. 网络PROFINET (PN) • PROFINET (PN) 是用于自动化的的开放的工业以太网标准 • PROFINET 可用于管理层，单元级和现场级 • PROFINET 基于工业以太网 • PROFINET 使用TCP/IP和IT标准 • PROFINET 可用于两种形式: • PROFINET IO 现场级通讯 • PROFINET CBA 智能模块间的通讯 • 所有带有“PN”标志的S7-300 CPU上都有一个PROFINET接口 • 可连接设备: • PROFINET IO设备 (例如. ET 200S的IM 151-3 PN ) • 带PROFINET 接口的S7-300/S7-400 (例如. CPU 317-2 PN/DP 或CP 343-1 PN) • 网络组件 (例如. 交换机) • 带网卡的PG/PC 网络 • MPI • PROFIBUS • IE • PROFINET • point-to-point • AS接口

  6. 网络点对点连接 • 自动化设备、计算机或者其它有通讯能力的自动化设备间通过串行接口进行的数据交换, • 在S7-300 中，点对点连接可以通过集成了点对点接口的CPU或者点对点通讯处理器来实现 • 可连接设备 : • 有串行接口的设备例如. 条码阅读器, 打印机等. 网络 • MPI • PROFIBUS • IE • PROFINET • point-to-point • AS接口

  7. 网络执行器/传感器接口 • AS-i接口是用于最底层的子网系统 • AS-i专门用于执行器和传感器的联网 • 每个从站的数据容量不超过4bit • 数据和电源的传送共用一条电缆 • 在S7-300中, 到执行器/传感器的连接通过通讯处理器实现 • 可连接设备: • 执行器, 传感器, 开关,发光二极管等 联网 • MPI • PROFIBUS • IE • PROFINET • point-to-point • AS-接口

  8. 通讯通讯服务概述 通讯 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Open TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  9. 通讯PG/OP 通讯 通讯 • PG 通讯 • 包含了通过STEP7对SIMATIC设备进行编程的全部功能 • 硬件配置的下载 • STEP 7 程序的装载 • 对 SIMATIC 终端的在线操作 • 程序的测试和诊断 • OP 通讯 • 读写变量 • 自动向人机界面终端(OP, OS)发送和接收数据，而不需要用户在程序中再另外编写通讯功能 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  10. 通讯全局数据通讯 通讯 • 全局数据通讯使得CPU之间可以通过MPI循环的交换诸如输入、输出、标志位和DB块中数据区这样的数据 • 用于小规模的数据通讯 (对于S7-300最大22字节) • 广播 (在这种情况下无法保证数据安全) • 不需要用户程序; 通讯在GD表中配置交换数据 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  11. 通讯S7 基本通讯 通讯 • S7 基本 通讯 为所有S7-300 CPU都提供了简单的功能，用来通过MPI 或在S7终端内传送小量的数据 • 不需要组态连接 • 系统中可传送的数据量最大为76字节 • 调用SFC实现数据传送 • 通过MPI 网通讯 • SFC 65 X_SEND 传送数据到 通讯对象 • SFC 66 X_RCV 从通讯对象接收数据 • SFC 67 X_GET 从通讯对象读取数据 • SFC 68 X_PUT 向 通讯对象写数据 • SFC 69 X_ABORT 取消连接 • S7 终端内的通讯 • SFC 72 I_GET 从通讯对象读取数据 • SFC 73 I_PUT 向通讯对象写数据 • SFC 74 I_ABORT 取消连接 • 在调用SFC时，到 通讯对象的连接是动态地建立的 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  12. 通讯S7 通讯 通讯 • 通讯对象之间安全的数据传送(BSEND/BRCV) • 快速的, 无确认数据传送 (USEND/URCV) • 程序控制地读/写通讯对象的变量,而无需在通讯对象中编程 (PUT/GET) • 控制功能 • 监控功能 • 需要组态连接 • 数据大小在76到460字节之间(BSEND/BRCV中达到64k字节) • 连接在终端重起时建立，并保持连续，即使终端进入停止的工作状态 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  13. 通讯S7 通讯 通讯 • 通过SFB实现数据传输 • 传送和接收功能 • SFB 8 USEND 向通讯对象发送数据 (unack.) • SFB 9 URCV 从通讯对象接收数据 (unack.) • SFB 12 BSEND 向通讯对象发送数据 (safe) • SFB 13 BRCV 从通讯对象接收数据 (safe) • SFB 14 GET 从通讯对象读取数据 • SFB 15 PUT 向通讯对象写数据 • 控制功能 • SFB 19 START 使通讯对象重起 • SFB 20 STOP 使通讯对象停止 • SFB 21 RESUME 使通讯对象继续工作 • 监控功能 • SFB 22 STATUS 提供通讯对象的工作状态 • SFB 23 USTATUS 接收通讯对象的工作状态 • 查询功能 • SFC 62 CONTROL 查询连接的状态 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  14. 通讯S5-兼容通讯 通讯 • SEND/RECEIVE 接口使得如下所示的两个通讯对象之间可以轻松的进行数据交换： • SIMATIC S7 到SIMATIC S5 • SIMATIC S7 到 PG/PC • SIMATIC S7 到其它系统 • SIMATIC S7 到 SIMATIC S7 • 不同的STEP 7项目中的终端间的通讯 • 服务 • 在工业以太网中: ISO-Transport, ISO-on-TCP, TCP, and UDP • 在PROFIBUS中: FDL service • 需要组态连接 • 性能数据: • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  15. 通讯S5-兼容通讯 通讯 • ISO Transport • 通过工业以太网ISO参考模型中的第四层上的开放式通讯在SIMATIC S7和SIMATIC S5之间传输数据 • ISO-on-TCP • 通过符合TCP/IP协议的开放式通讯在SIMATIC S7和PC或者其它系统间传输数据 • 需要扩展的RFC1006标准 • UDP • 不需要确认的简单的数据传输 (UDP = User Datagram Protocol.) • TCP/IP • 通过符合TCP/IP协议的开放式通讯在SIMATIC S7和pc或者其它系统间传输数据 • TCP service 支持几乎每个终端系统上都有的到TCP/IP服务的Socket接口 • FDL (SDA/SDN) • 从SIMATIC S7 到SIMATIC S5的数据传送 • 在PROFIBUS中通过第二层的开放式通讯进行中等数据量的传送时， 根据ISO 参考模型最优化Fieldbus Data Link • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  16. 通讯S5兼容通讯 通讯 • 通过通讯处理器(CP 343-5, CP 343-1 , 343-1 IT) ，在S7-300 上实现了S5兼容通讯 • 块 • FC 5 AG_SEND 通过组态的连接传送数据块 (达到 240 Bytes) • FC 6 AG_RECV 接收数据块 (达到 240 Bytes) • FC 50 AG_LSEND 传送数据块 (达到 8 kBytes) • FC 60 AG_LRECV 接收数据块 (达到 8 kBytes) • FC 7 AG_LOCK 禁止外部通过FETCH/WRITE访问数据 • FC 8 AG_UNLOCK 允许外部通过FETCH/WRITE访问数据 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  17. 通讯 -点对点通讯 通讯 • 点对点的连接实现了数据通过串行接口进行交换 • 传送的数据可以达到1 kbytes • 需要配置连接 • 协议 • ASCII 位于ISO 参考模型中的第一层(比特传送层) 的协议 • 3964(R) 位于ISO 参考模型中的第二层(数据连接层)，具有较高传输 安全性 海明间距 = 3 • RK 512 位于ISO 参考模型中的第四层(传输层)，具有较高的安全性 海明间距 = 4 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  18. 通讯点对点通讯 通讯 • 用于 S7-300 CPU 313C/314C-2点对点通讯的块 • 用于ASCII/3964(R) • SFB 60 SEND_PTP 传送数据 • SFB 61RCV_PTP 接收数据 • SFB 62RES_RCVB 重置CPU的接收缓冲区 • 用于 RK 512 • SFB 63SEND_RK 传送数据 • SFB 64FETCH_RK 取数据 • SFB 65SERVE_RK 接收数据/提供数据 • 用于 S7-300 CP 340 • FB 2 P_RCV 传送数据 • FB 3 P_SEND 接收数据 • FB 4 P_PRINT 送数据到打印机 • FC 5 V24_STAT 提供RS 232C 接口的信号状态 • FC 6 V24_SET 设置/重置 RS 232C 接口的输出 • 用于 S7-300 CP 341 • FC 5 V24_STAT 读 RS 232C 接口的信号状态 • FC 6 V24_SET 设置/重置 RS 232C 接口的输出 • FB 7 P_RCV_RK 接收数据 • FB8 P_SND_RK 传送/取数据 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  19. 通讯PROFIBUS DP 通讯 • “分布式IO”将集中式IO扩展到了通过PROFIBUS-DP连接的总线式IO • PROFIBUS-DP 服务使得与分布式I/O的透明通讯成为可能 • 在程序中，分布式I/O的地址分配方式完全与集中式I/O相同 • 主要有以下特性: • 循环数据交换:严格实时性要求的过程数据传输 • 非循环数据交换:例如，参量数据的传送 (无实时性要求) • 直接数据交换: DP主站和带有预处理功能的DP从站（ I-Slave）之间以及从站和 I-Slave 之间的数据交换 • 等距数据交换:提供严格相等的总线循环时间. 循环时间精度可达1 ms • 在STEP7硬件组态中组态分布式IO • 自动的重复和额外的校验机制提高了数据的安全性(第Layer 层上信号中的奇偶校验位和总数校验) • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  20. 通讯PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) 通讯 • PROFIBUS-FMS 为结构化数据 (FMS 变量)的传送提供以下服务: • FMS变量的读取 • FMS变量的写入 • FMS变量的报告 • 数据结构以neutral form传送，在通讯对象内转换 • 两个通讯对象间的数据交换，例如: • 带有 PROFIBUS-CP的SIMATIC S7 • 带有 PROFIBUS-CP的SIMATIC S5 • 带有 PROFIBUS-CP的PC/PG • 其它支持 FMS 服务的设备 • 符合欧洲标准 EN 50170 Vol.2 PROFIBUS  能与其它设备进行开放式通讯 • 通过自动的重复和额外的测试机制获得了更高的数据安全性能 (第Layer 层上信号中的奇偶校验位和总数校验) • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  21. 通讯PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) 通讯 • 需要组态FMS 连接用于数据交换 • 连接在终端重起时建立，并保持连续，即使终端进入停止的工作状态 • 用于PROFIBUS-FMS通讯的块 • FB 3 READ 从通讯对象读取 数据 • FB 6 WRITE 向通讯对象写数据 • FB 4 REPORT 向通讯对象发送结构化的变量 • FB 2 IDENTIFY 读取另一个设备的标识 • FB 5 STATUS 读用户请求上的远程设备的状态 • 有效数据长度 • READ 237 Bytes • WRITE 233 Bytes • REPORT 233 Bytes • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  22. 通讯通过PROFINET的开放式TCP/IP 通讯 通讯 • 软硬件版本为V2.3.0 或更高、带有集成PROFINET 接口 的CPU，支持“开放式IE 通讯” • 开放式IE 通讯只能并直接通过 TCP/IP实现 • 数据交换需要有以下块: • FB 63 “TSEND” 传送数据 • FB 64 “TRCV” 接收数据 • FB 65 “TCON” 连接 结构 • FB 66 “TDISCON” 设置连接 • UDT 65 “TCON_PAR” 包含连接配置的数据结构 • 通过用户程序组态连接 (UDT 65) • 只有在连接结构 (FB65)后才能进行数据传送和接收 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  23. 通讯SNMP 协议 通讯 • SNMP (简单网络管理协议)是用于诊断和参数化以太网下部构造的标准协议 • 基于SNMP 的应用和基于PROFINET的应用可以在同一网络中同时进行 • SNMP 可以用于: • 由机器的IT管理和设备操作员使用, 用来通过标准网络管理系统监控他们的工业以太网 • 由用于用来将网络诊断诊断集成在中央HMI/SCADA系统中 • 由IT 管理使用, 通过标准网络管理系统，主要用来监控办公室网络，也经常用来监控自动化网络 (例如. HP Openview). • 由自动化操作员 (设备操作员)使用, 用来通过SNMP OPC Servers将网络诊断集成在中央HMI/SCADA 系统中 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  24. Machine 1 Machine 2 Machine 3 Machine 4 ON STARTING ON STARTING ON STARTING ON STARTING START READY START READY START READY START READY STOP RUNNING STOP RUNNING STOP RUNNING STOP RUNNING HELD HELD HELD HELD Lifestate Lifestate Lifestate Lifestate 通讯PROFINET CBA 通讯 • “PROFINET CBA，是一个基于PROFINET标准实现模块化应用的自动化概念“ • 简单模块化 通过分布式的智能将设备和生产线简单的模块化 • 机器-机器通讯 整条生产线上设备间直接通讯 • 图形化组态 图形化组态智能模块间的通讯 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

  25. 通讯PROFINET IO 通讯 • 与通过PROFINET IO（到CPU或CP的接口）连接到中央设备的分布式I/O设备的数据交换 • 在控制程序中, 分布式I/O的地址完全按照集中式I/O的方法分配 • PROFIBUS DP 和PROFINET IO具有相同的组态方式 • PROFIBUS DP and PROFINET IO具有相同的诊断方式 • PROFINET 设备 • PROFINET IO 控制器 • 与现场设备交换分布式IO信号 • 通过过程映像访问分布式IO信号 • PROFINET IO 设备 • 分配到IO的现场设备 • PROFINET IO-Supervisor: • 工程和诊断终端 • 现在,一个IO控制器(CPU 31x-2PN/DP)可以连接 128个 IO 设备 • PG/OP Kom. • GD Kom • S7-Basis Kom. • S7- Kom. • S5-komp. Kom. • PtP Kom. • PROFIBUS DP • PROFIBUS FMS • Offene TCI/IP • SNMP • PROFINET CBA • PROFINET IO

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