工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術 課件 項目三 工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的構建

工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術項目三：工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的構建

內(nèi)容導入

以太網(wǎng)為什么會進入自動化行業(yè)？

工業(yè)以太網(wǎng)應用于工業(yè)自動化中的關鍵問題？內(nèi)容導入

厲害了我的國—5G技術

2019年6月6號，工業(yè)和信息化部發(fā)布5G商用牌照，這標志著我國已經(jīng)正式進入“5G商用元年”。5G傳輸速度快，延遲低，它傳輸速率是當前4G網(wǎng)絡的100倍。我國的移動通信技術從1G的缺位，2G的跟隨，3G的追趕，到4G的齊頭并進，到5G技術“領跑”全球?？梢娊陙砦覈诟咝录夹g領域取得卓越成就。那么什么是5G技術呢？直白的翻譯5G技術就是第五代通信技術，主要特點就是波長為毫米級，超寬帶、超高速度、超低延遲。這里做個對比，1G時代實現(xiàn)了模擬語音通信、只能打電話連短信也無法發(fā)送；2G時代實現(xiàn)了語音通信數(shù)字化，手機有了發(fā)短息的功能；3G時代手機屏幕逐漸變大，除了語音之外，還可以看圖片，實現(xiàn)了多媒體通信；到了4G時代，我們實現(xiàn)了局域高速上網(wǎng)，看視頻不再卡頓。1G到5G是著眼于人與人之間更方便的溝通，但是5G的落地式隨時隨地、萬物互聯(lián)，讓人類敢于期待與地球上的萬物通過直播的方式無時差同步參與其中，這就是5G魅力的所在。由于5G具備超高的數(shù)據(jù)連接速度、更大的容量以及更短的延遲時間，5G為多項即將改變?nèi)藗兩畹膽脦砹诵碌臋C遇，包括3D視頻和AR、自動駕駛汽車以及人工智能、機器人等技術，因此5G作為很多先進技術成果應用的基礎，未來具有很大的市場前景。

（1）國際電工委員會于1984年提出制定現(xiàn)場總線技術標準IEC1158（即IEC61158）。目標是制定面向整個工業(yè)自動化的現(xiàn)場總線標準。為此，根據(jù)不同行業(yè)對自動化技術的需求不同，將自動化技術分為五個不同的行業(yè)。IEC61158是要制定出一部滿足工業(yè)自動化五大行業(yè)不同應用需求的現(xiàn)場總線技術標準。經(jīng)過十幾年的努力，1998年，對IEC61158(TS)進行投票。由于IEC61158(TS)只包含了ProcessControl部分，因此，IEC61158(TS)沒有通過投票，自動化行業(yè)期待了十多年的統(tǒng)一的現(xiàn)場總線技術標準的努力宣告失敗。自動化行業(yè)將面臨一個多種總線技術標準并存的現(xiàn)實世界。

以太網(wǎng)為什么會進入自動化行業(yè)？

以太網(wǎng)為什么會進入自動化行業(yè)？

（2）IEC61158制定統(tǒng)一的現(xiàn)場總線技術標準努力的失敗，使一部分人自然轉(zhuǎn)向了在IT行業(yè)已經(jīng)獲得成功的以太網(wǎng)技術。因此，現(xiàn)場總線標準之爭，給了以太網(wǎng)進入自動化領域一個難得的機會。積極推進這種技術概念的如法國施耐德公司，面向工廠自動化提出了基于以太網(wǎng)+TCP/IP的解決方案，稱之為“透明工廠”。望文生義可以理解為:“協(xié)議規(guī)范統(tǒng)一，信息透明存取”。施耐德公司是將以太網(wǎng)技術引入工廠設備底層，廣泛取代現(xiàn)有現(xiàn)場總線技術的積極倡導者和實踐者，已有一批工業(yè)級產(chǎn)品問世和實際應用。

工業(yè)以太網(wǎng)應用于工業(yè)自動化中的關鍵問題？（1）通信實時性問題

以太網(wǎng)采用的CSMA/CD的介質(zhì)訪問控制方式，其本質(zhì)上是非實時的。平等競爭的介質(zhì)訪問控制方式不能滿足工業(yè)自動化領域?qū)νㄐ诺膶崟r性要求。因此以太網(wǎng)一直被認為不適合在底層工業(yè)網(wǎng)絡中使用。（2）對環(huán)境的適應性與可靠性的問題

以太網(wǎng)是按辦公環(huán)境設計的，將它用于工業(yè)控制環(huán)境，其環(huán)境適應能力、抗干擾能力等是許多從事自動化的專業(yè)人士所特別關心的。在產(chǎn)品的設計時要特別注重材質(zhì)、元器件的選擇。使產(chǎn)品在強度、溫度、濕度、振動、干擾、輻射等環(huán)境參數(shù)方面滿足工業(yè)現(xiàn)場的要求。（3）總線供電

在控制網(wǎng)絡中，現(xiàn)場控制設備的位置分散性使得它們對總線有提供工作電源的要求?，F(xiàn)有的許多控制網(wǎng)絡技術都可以利用網(wǎng)線對現(xiàn)場設備供電。工業(yè)以太網(wǎng)目前沒有對網(wǎng)絡節(jié)點供電做出規(guī)定。（4）本質(zhì)安全

工業(yè)以太網(wǎng)如果要用在一些易燃易爆的危險工業(yè)場所，就必須考慮本安防爆問題。這是在總線供電解決之后要進一步解決的問題。一、工業(yè)以太網(wǎng)簡介一、工業(yè)以太網(wǎng)簡介什么是工業(yè)以太網(wǎng)?一是用于工業(yè)環(huán)境的以太網(wǎng)?還是用于測量控制領域的以太網(wǎng)?還是某種現(xiàn)場總線?一目前對工業(yè)以太網(wǎng)沒有一個嚴格的定義。各家推出的工業(yè)以太網(wǎng)在技術上也存在相當大的差距。一工業(yè)以太網(wǎng)源于、而又不同于普通以太網(wǎng)技術，它是計算機網(wǎng)絡技術在工業(yè)應用領域延伸

·將普通以太網(wǎng)改進為適合工業(yè)應用環(huán)境

·添加控制應用功能、形成基于以太網(wǎng)通信的測量控制網(wǎng)絡

工業(yè)以太網(wǎng)是普通以太網(wǎng)技術在控制網(wǎng)絡延伸的產(chǎn)物,是工業(yè)應用環(huán)境下信息網(wǎng)絡與控制網(wǎng)絡的結(jié)合體。一、工業(yè)以太網(wǎng)簡介

一、工業(yè)以太網(wǎng)簡介1.基本類型（1）10Mbit/s工業(yè)以太網(wǎng)應用基帶傳輸技術，基于IEEE802.3，利用CSMA/CD介質(zhì)訪問方法的單元級、控制級傳輸網(wǎng)絡。傳輸速率為10Mbit/s，傳輸介質(zhì)為同軸電纜、屏蔽雙絞線或光纖。（2）100Mbit/s快速以太網(wǎng)基于以太網(wǎng)技術，傳輸速率為100Mbit/s，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線或光纖。一、工業(yè)以太網(wǎng)簡介2.傳輸介質(zhì)

網(wǎng)絡的物理傳輸介質(zhì)主要根據(jù)網(wǎng)絡連接距離、數(shù)據(jù)安全以及傳輸速率來選擇。在西門子工業(yè)以太網(wǎng)絡中，通常使用的物理傳輸介質(zhì)是屏蔽雙絞線、工業(yè)屏蔽雙絞線以及光纖。屏蔽雙絞線光纖（1）硬件：CPU、CP343-1IT/CP343-1、PC（帶網(wǎng)卡）（2）軟件：STEP7V5.2（3）PG/PCInterface的設定在“SIMATICManger”界面中，選擇“Options”→“SetPG/PCInterface”，進入“SetPG/PCInterface”界面，選定“TCP/IP（Auto）→RealtekRTL8193/810”為通信協(xié)議，如右圖所示。PG/PCinterface設置界面一、工業(yè)以太網(wǎng)簡介3.S7-300PLC進行工業(yè)以太網(wǎng)通信所需的硬件與軟件思考問題1.以太網(wǎng)為什么會進入自動化行業(yè)？2.什么是工業(yè)以太網(wǎng)？思考問題1.以太網(wǎng)為什么會進入自動化行業(yè)？2.什么是工業(yè)以太網(wǎng)？工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術項目三：工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的構建

內(nèi)容導入通訊協(xié)議

通信雙方對數(shù)據(jù)傳送控制的一種約定。是一種網(wǎng)絡通用語言，為連接不同操作系統(tǒng)和不同硬件體系結(jié)構的互聯(lián)網(wǎng)絡提供通信支持。

內(nèi)容導入Profibus-DP

內(nèi)容導入ProfiNet

建立S7-300PLC與S7-300PLC之間的Profinet工業(yè)以太網(wǎng)系

統(tǒng)，并完成組態(tài)，編寫基本通信程序。任務3.2S7-300的Profinet工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建實訓內(nèi)容1）新建項目在STEP7中創(chuàng)建新項目“TCPofIE”。在新項目中插入兩個300站，分別是“313C-2DP”和“315-2DP”。創(chuàng)建的項目二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建2）硬件組態(tài)首先對“313C-2DP”站進行硬件組態(tài)，加入CPU313C-2DP、SM323和CP343-1IT等模塊。同時把CPU的MPI地址設為“4”，CP模塊的MPI地址設為“5”?！?13C-2DP”站的硬件組態(tài)二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建

當把CP343-1IT插入機架時，在“CP343-1IT的屬性對話框”中新建以太網(wǎng)“Ethernet（1）”，設置CP343-1IT的IP地址為：10.10.3.28，子網(wǎng)掩碼：255.255.255.192。

用同樣的方法，建立“315-2DP”站的硬件組態(tài)。CPU的MPI地址設為“2”，CP模塊的MPI地址設為“3”。CP模塊的IP地址為：10.10.3.58，子網(wǎng)掩碼：255.255.255.192。CP343-1IT的屬性對話框二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建3）網(wǎng)絡參數(shù)配置

在“SIMATICManger”界面中點擊“ConfigureNetwork”鍵，打開“NetPro”設置網(wǎng)絡參數(shù)。選中CPU315-2DP，點擊鼠標右鍵，選擇“InsertNewConnection”建立新的連接。建立新的連接二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建

在連接類型中，選擇“TCPconnection”連接。然后點擊“OK”，設置連接屬性二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建

“GeneralInformation”屬性中ID=1，是通信的連接號；LADDR=W#16#0110，是CP模塊的地址，這兩個參數(shù)在后面的編程時會用到。

通信雙方其中一個站（本例中為CPU315-2DP）必須激活“Activeconnectionestablishment”選項，以便在通信連接初始化中起到主動連接的作用。TCP連接屬性二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建

“Address”屬性中可以看到通信雙方的IP地址，占用的端口號可以自定義，也可以使用默認值，本例中使用默認值2000，參數(shù)設置好后編譯保存，再下載到PLC中。設定TCP/IP端口二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建4）編寫程序

調(diào)用功能FC5“AG_SEND”和FC6“AG_RECV”，該功能塊在指令庫中的路徑是：“Libraries”→“SIMATIC_NET_CP”→“CP300”。指令庫二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建

發(fā)送方（本例中為CPU315-2DP）調(diào)用發(fā)送功能FC5，程序段如右圖所示，當M0.0為“1”時，觸發(fā)發(fā)送任務，將“SEND”數(shù)據(jù)區(qū)中的20個字節(jié)發(fā)送出去，發(fā)送數(shù)據(jù)“LEN”的長度不大于數(shù)據(jù)區(qū)的長度。參數(shù)名數(shù)據(jù)類型參數(shù)說明ACTBOOL觸發(fā)認為，該參數(shù)為“1”時發(fā)送IDINT連接號LADDRWORDCP模塊的地址SENDANY發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)LENINT被發(fā)送數(shù)據(jù)的長度DONEBOOL為“1”時，發(fā)送完成ERRORBOOL為“1”時，有故障發(fā)生STATUSWORD故障代碼功能FC5的參數(shù)說明二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建在接收方（本例中是CPU313C-2DP）接收數(shù)據(jù)調(diào)用的FC6和管腳說明如下：參數(shù)名數(shù)據(jù)類型參數(shù)說明IDINT連接號LADDRWORDCP模塊的地址RECVANY接收數(shù)據(jù)區(qū)NDRBOOL為“1”時，接收到新數(shù)據(jù)ERRORBOOL為“1”時，有故障發(fā)生STATUSWORD故障代碼LENWORD接收到的數(shù)據(jù)長度接收方程序段管腳說明二、S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構建

程序編寫好后保存下載，這