高级轧钢技师教程

1、湘钢培训中心计算机教研室湘钢培训中心计算机教研室 主任主任 胡小军胡小军 硕士硕士 高级讲师高级讲师 SIMATIC 综述 SIMATIC 控制器 SIEMENS SIMATIC SF RUN STOP Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 S7-200 CPU 212 SIMATIC PG SIMATIC PC PG 740 SIEMENS 789 456 123 0 . DEF ABC I N S D E L S H I F TH E L P E S C E N T E R A C K S

2、 IM A T IC OP17 S H IF T H E LP K1K5K6K7K 8K2K3K4 K9K10K11K12K13K14K15K16 SIMATIC HMI ASI FM SV SIMATIC DP SIMATIC NET PROFIBUS-DP 工业以太网 PROFIBUS MPI - 网络 SIMATIC NET S7-300: 模块 PS (可选) CPU IM (可选) SM: DI SM: DO SM: AI SM: AO FM: - 计数 - 定位 - 闭环控制 CP: - 点-到-点 - PROFIBUS - 工业以太网 系列系列90-30 VME Interfac

3、e 高速运算高速运算 开放的底板总线开放的底板总线 Low Cost Modular I/O DEC, HP,IBM PC平台平台 智能型智能型 分布式分布式 I/O HCToolkits Plug & Play PC C/C+ Toolkit PCM Bus Specifications GENI GENA PCIM PCIF SI30 Chipset Genius SFC, State Logic Product Development Tools Genius Field Control 系列90-70 GE Fanuc PLC 产品一览产品一览 S90-30 PLC S90-70 PL

4、C VersaMax PLC&IO Genius IO Field Control IO Micro& Nano PLC A Cost-Effective, Small to Mid-Range PLC Power in a Small Package! 电源模块 CPU模块 IO模块 底 板 S90-30 PLC - 分布式系统分布式系统 GBC模块 VersaMax I/O Genius Bus GE Fanuc FIELD CONTROL GE Fanuc FIELD CONTROL Field Control Genius I/O 通讯速度：153.6K 通讯距离：Max2.3Km W

5、orldFIP ProfiBus InterBus-S LONWorks CAN OPEN DeviceNet S90-30 PLC - 双机热备系统双机热备系统 主机 VersaMax I/O Genius Bus GE Fanuc FIELD CONTROL GE Fanuc FIELD CONTROL Field Control Genius I/O 备用机 冗余 Bus 以太网 远程拨号连接 远程计算机 直接Modem 连接 ZC REV_PB FWD_PB STOP_PB FC MTR_FWD ZC MTR_REV L1L2 FC ZC REV_PB FWD_PB STOP_PB F

6、C MTR_FWD ZC MTR_REV L1L2 FC ZC REV_PB FWD_PB STOP_PB FC MTR_FWD ZC MTR_REV L1L2 FC |%I0003 %I0001 %I0002 %Q0001 +-/-+- -+-/-( )- | | | | |%Q0001 | | +- -+ | | | |%I0001 %I0002 %Q0002 | +-/-+- -+-( )- | | | | |%Q0002 | | +- -+ 继电器继电器 触点触点线圈线圈 ( ) EnableOK 输入参数输入参数 I1 I2 I3 输入参数输入参数 Q 地址地址 %R 条件条件 PL

7、C PLC 工作原理工作原理 I1 I2 I3 I4 I5 I6 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 Q1 ( ) Q2 ( ) I1 I1I2 Q2 CPU 输出地址%Q输入地址%I 用户程序 数据储存 (%M,%R,.) I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 COM 输入模块 输出模块 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 COM 1 2 3 输入扫描 执行 程序 输出刷新 通讯服务 人机监控界面系统的构成人机监控界面系统的构成 User PC PLC Pump 一般人机界面监控 系统的构成如右 操作员(User)面对 P

8、C机 PC机利用各种通讯 手段与PLC建立通 讯 PC从PLC中获得数 据，并利用PC的强 大图形功能动态显 示这些数据 PLC完成对生产设 备的控制 What is a network? 什么是网络 A network is some form of media which connects devices together 网络是通过某 种传输介质将若干台计算机设备连接起 来的一种形式 A network may be referred to as a 计算 机网络可以分成以下两种形式 LAN - Local Area Network 局域网 - 本地小区域内各台设备组成的网络 WAN -

9、 Wide Area Network 广域网 - 长距离(100公里以上)范围内的网 络 为什么可编程控制器用户要使 用网络 连接物理上比较分散的设备连接物理上比较分散的设备 可编程控制器与输入输出模块可编程控制器与输入输出模块 - 节省了大量电缆节省了大量电缆 允许可编程控制器共享信息允许可编程控制器共享信息 参与联锁控制参与联锁控制, 汇报和处理信息汇报和处理信息, 参与故障诊断参与故障诊断 便于高速地传送生产过程的数据信息到中央管理信息系便于高速地传送生产过程的数据信息到中央管理信息系 统统 生产运转周期生产运转周期, 生产数据生产数据, 报警信息报警信息 便于中央管理信息系统下发生产指

10、令给各个生产设备便于中央管理信息系统下发生产指令给各个生产设备 生产配方生产配方, 生产指令生产指令, 零部件计划零部件计划 使得控制系统可构成主机热备份使得控制系统可构成主机热备份 可以实现远程编程可以实现远程编程 Network Topologies 网络的拓补结构 Star 星型星型 Ring 环型环型 Bus 总线型总线型 Tree 树型树型 Point-to-point 点到点点到点 客户机客户机/服务器结构服务器结构 客户机与服务器是指该网络设备是请求获得信息还是向客户机与服务器是指该网络设备是请求获得信息还是向 网上其他设备提供信息网上其他设备提供信息 客户机请求获得信息客户机请

11、求获得信息 服务器提供信息服务器提供信息 网上设备既可以是客户机，也可以是服务器网上设备既可以是客户机，也可以是服务器 时间时间 客户机客户机服务器服务器客户机请求获得信息客户机请求获得信息 服务器提供信息服务器提供信息 什么是以太网？什么是以太网？ 以太网是以太网是OSI七层模型中的低层部分七层模型中的低层部分 以太网的第一层以太网的第一层(物理层物理层)在在IEEE 802.3中被定义中被定义 以太网的第二层以太网的第二层(数据链路层数据链路层)中的介质访问控制层中的介质访问控制层 (MAC)也也 在在IEEE 802.3中定义中定义 以太网的第二层中的逻辑链路层以太网的第二层中的逻辑链路

12、层(LLC)在在IEEE 802.2中中 定义定义 以太网的第三至七层属软件协议，超出了以太网的定义以太网的第三至七层属软件协议，超出了以太网的定义 范围范围 第第 1 层层 第第 2 层层 物理连接物理连接 MAC LLC IEEE 802.3 - 以太网以太网 IEEE 802.2 以太网的特性以太网的特性 高速高速 最初的最初的10 Mbits/S波特率波特率 现在已有现在已有100 Mbits/S的波特率的波特率 载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测技术冲突检测技术 载波监听多路访问、冲突检测载波监听多路访问、冲突检测 网站设备监听一下传输介质，如果介质忙，则退出发送网站设备监听

13、一下传输介质，如果介质忙，则退出发送 网上多台设备都有共享传输介质的同等权利网上多台设备都有共享传输介质的同等权利 如果网上两台设备同时向网上发送数据，冲突就发生了，这将被如果网上两台设备同时向网上发送数据，冲突就发生了，这将被 网站检网站检 测到，同时网站也退出发送测到，同时网站也退出发送 各种各样的电缆类型各种各样的电缆类型 非常易于各种电缆组合使用非常易于各种电缆组合使用 冲突域冲突域 一个冲突域是载波监听一个冲突域是载波监听/冲突检测技术工作的网络范围冲突检测技术工作的网络范围 冲突意味着实际的数据率低于网络的波特率冲突意味着实际的数据率低于网络的波特率 对于对于10 Mbits/S波

14、特率的以太网，最大的数据率大约是波特率的以太网，最大的数据率大约是 3 Mbits/S 超过超过 30% 网络负担网络负担, 冲突将会显著增加，网络的性能也会呈指冲突将会显著增加，网络的性能也会呈指 数曲数曲 线下降线下降 以太网的电缆类型以太网的电缆类型 主要的类型有主要的类型有 10base5 - 粗同轴电缆粗同轴电缆 10base2 - 细同轴电缆细同轴电缆 10baseT - 无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 FOIRL/10baseFL - 光导纤维电缆光导纤维电缆 FDDI - 光纤分布数据接口光纤分布数据接口(100M光纤光纤) 100baseT - 100M双绞线双绞线 10base5

15、 - 粗同轴电缆粗同轴电缆 10base5 - 粗缆粗缆 10 Mbits/S, 基带基带 位传输错误率位传输错误率 10e-8 每个网段可有每个网段可有100个节点个节点, 500米长米长 使用波阻抗为使用波阻抗为50欧姆的同轴电缆欧姆的同轴电缆, 10 mm 外径外径 N系列的连接器、或者附着型连接器系列的连接器、或者附着型连接器 节点之间必须间隔节点之间必须间隔 2.5 米米 或者是或者是 2.5 米的倍数米的倍数 在总线两端必须用在总线两端必须用50欧姆电阻终结电缆欧姆电阻终结电缆 每个网段的电缆必须单点接地每个网段的电缆必须单点接地(连在局域网的网络设备连在局域网的网络设备 机柜机柜

16、) 使用粗缆使用粗缆 总线型拓补结构总线型拓补结构 局域网的基本局域网的基本(主要主要)通信通道是电缆通信通道是电缆 节点通过连接电缆连到网络电缆上节点通过连接电缆连到网络电缆上 在连接电缆和网络电缆之间是收发器在连接电缆和网络电缆之间是收发器 设备设备 1 接口接口 收发器收发器 设备设备 2 接口接口 收发器收发器 连接电缆连接电缆连接电缆连接电缆 以太网电缆以太网电缆 终端 电阻 终端 电阻 电缆终结电缆终结 正确的电缆终结对于任何类型的网络都是非常重要的正确的电缆终结对于任何类型的网络都是非常重要的 电缆终结器是连接信号两端的电阻电缆终结器是连接信号两端的电阻 或者连接信号线与地线或者

17、连接信号线与地线 电缆终结器被用来消除信号波形的反射电缆终结器被用来消除信号波形的反射 一个脉冲信号将会在没有终结的电缆上产生电压反射一个脉冲信号将会在没有终结的电缆上产生电压反射 一个脉冲信号将会在短路连接的电缆上产生电流反射一个脉冲信号将会在短路连接的电缆上产生电流反射 由于电信号并不是以无穷大的速度传播，因此一个反由于电信号并不是以无穷大的速度传播，因此一个反 射信号将会影响下一个脉冲信号射信号将会影响下一个脉冲信号 不断重复的反射信号会破坏一个完整的数据信息报文不断重复的反射信号会破坏一个完整的数据信息报文 收发器收发器 是连接以太网接口模块到物理传输介质终端盒是连接以太网接口模块到物

18、理传输介质终端盒 已经有双已经有双/多口的收发器多口的收发器 大多配有大多配有SQE开关开关 收发器收发器 AUI或或AAUI 接口接口 以太网传输电缆以太网传输电缆 AUI电缆电缆 也称为连接电缆也称为连接电缆 连接网络节点和收发器连接网络节点和收发器 15针针 D 型接口到型接口到 15针针 D 型接口电缆型接口电缆 最大电缆长度可达最大电缆长度可达50米米 15针针D型连接器与电缆必须有良好的屏蔽层型连接器与电缆必须有良好的屏蔽层 AUI电缆的长度不包括在网段的电缆长度之内电缆的长度不包括在网段的电缆长度之内 最长最长 50 米米 15 针针 D 型插头型插头15 针针 D 型插头型插头

19、 收发器收发器节点节点(网站网站) AAUI电缆电缆 AAUI是超微型的是超微型的 AUI (仅仅对仅仅对 90-30 PLC) 相对于相对于AUI, AAUI的连接器是不同的的连接器是不同的 AAUI的低电源电压使得的低电源电压使得AAUI电缆的长度有所限制电缆的长度有所限制 小于小于 1 米米 通常通常AAUI收发器附带有收发器附带有AAUI电缆电缆 通常不支持信号质量错误监测通常不支持信号质量错误监测(SQE) 最长最长 1 长长 微型微型 14 针连接器针连接器 节点节点收发器收发器 10base2 - 细同轴电缆细同轴电缆 10base2 - 细缆细缆 10 Mbits/S 基带基带

20、 也称为廉价网缆也称为廉价网缆 位传输错误率位传输错误率 10e-7 每个网段可有每个网段可有30个节点个节点, 最长最长185米米 使用波阻抗为使用波阻抗为50欧姆的屏蔽同轴电缆欧姆的屏蔽同轴电缆, 5mm 的外径的外径 BNC 插头插头 节点之间必须至少间隔节点之间必须至少间隔 0.5 米米 在总线两端必须用在总线两端必须用50欧姆电阻终结电缆欧姆电阻终结电缆 每个网段必须单点接地每个网段必须单点接地 使用细缆使用细缆 总线型拓补结构总线型拓补结构 局域网的基本局域网的基本(主要主要)通信通道是电缆通信通道是电缆 节点通过节点通过T型头连接到网缆上型头连接到网缆上 设备设备 1 接口接口

21、设备设备 2 接口接口 以太网电缆以太网电缆 BNC T型头型头 终端 电阻 终端 电阻 无连接电缆无连接电缆 - 直接连到网缆直接连到网缆 10baseT - 双绞线双绞线(在办公区域使用在办公区域使用) 10baseT - 双绞线双绞线 10 Mbits/S，基带，基带 也称为也称为UTP - 无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 位传输错误位传输错误 10e-7 每个网段最长可达每个网段最长可达100米米 节点的数量受集线器的限制节点的数量受集线器的限制 使用无屏蔽双绞线，最大使用无屏蔽双绞线，最大6mm外径外径 (如：电话线如：电话线) RJ45 连接器连接器 在集线器内部电缆被终结在集线器内部电

22、缆被终结 在集线器一端接地在集线器一端接地 使用双绞线使用双绞线 星型拓补结构星型拓补结构 局域网的基本局域网的基本(主要主要)通信通道是集线器通信通道是集线器 节点通过双绞线连接到集线器节点通过双绞线连接到集线器 在双绞线的一端只有一个设备在双绞线的一端只有一个设备(网站网站) 设备设备 2 接口接口 双绞线连接电缆双绞线连接电缆 集线器集线器 设备设备 1 接口接口 双绞线连接电缆双绞线连接电缆 使用使用FOIRL/10baseFL 光缆光缆 星型的拓补结构星型的拓补结构 局域网的基本局域网的基本(主要主要)通信通道是通信通道是 FOIRL/10baseFL集线集线 器器 节点通过双光缆连

23、接到集线器节点通过双光缆连接到集线器 一根光缆对应于一个方向的数据传输一根光缆对应于一个方向的数据传输 (即：一收一发即：一收一发) 在光缆的一端只有一个设备在光缆的一端只有一个设备(网站网站) 设备设备 2 接口接口 光缆光缆光缆光缆 FOIRL/10baseFL 集线器集线器 设备设备 1 接口接口 路由器路由器 路由器将几个独立的物理网络连接成一个网络系统路由器将几个独立的物理网络连接成一个网络系统 路由器也称作网关路由器也称作网关 当一个网络上的主机要与另一个网络上的主机通讯时，路由器就在当一个网络上的主机要与另一个网络上的主机通讯时，路由器就在 两个两个 网络之间传递数据网络之间传递

24、数据 主机主机A 主机主机B 路由器路由器 网络网络 1 网络网络 2 路由器路由器 例如，主机例如，主机 B (IP地址地址 128.2.0.1) 要与主机要与主机 C 通讯通讯 C 的的IP地址表明该主机在同一个地址表明该主机在同一个(物理物理)网络上，因此它们可以直接网络上，因此它们可以直接 通讯通讯 主机主机A 主机主机B主机主机C 路由器路由器 网络网络 1 网络网络 2 128.1.0.1 128.2.0.1128.2.0.2 128.2.0.3 128.1.0.2 路由器路由器 现在假定主机现在假定主机 B 要与主机要与主机 A 通讯通讯 因为它们的网络号不同，主机因为它们的网络

25、号不同，主机 B 知道主机知道主机 A 在另一个网络上在另一个网络上 为了建立通讯，主机为了建立通讯，主机 B 必须知道连接两个网络的路由器的必须知道连接两个网络的路由器的IP地址地址 注意，路由器必须有两个注意，路由器必须有两个IP地址，一个地址对应于一个网络地址，一个地址对应于一个网络 主机主机A 主机主机B主机主机C 路由器路由器 网络网络 1 网络网络 2 128.1.0.1 128.2.0.1128.2.0.2 128.2.0.3 128.1.0.2 为保证正确的通讯：为保证正确的通讯： 所有在网络中的设备必须有一个唯一的所有在网络中的设备必须有一个唯一的 IP 地址地址 任何在同一

26、个物理网中、要互相通讯的设备都必须有相任何在同一个物理网中、要互相通讯的设备都必须有相 同的同的 网络号网络号 任何设备要和不在同一个物理网上的其他设备通讯，必任何设备要和不在同一个物理网上的其他设备通讯，必 须知须知 道路由器道路由器(网关网关)的的 IP 地址地址 任何在同一区域内、要互相通讯的设备都必须有同样的任何在同一区域内、要互相通讯的设备都必须有同样的 子网子网 掩码掩码 IP地址和子网掩码将由网络管理员分配决定地址和子网掩码将由网络管理员分配决定 (由由GE和和IT) 中继器中继器 将两个网段连在同一个网络上 在总线电缆上提升信号电平 1 2 3 4 5 6 7 User 1 2 3 4 5 6 7 User 11 网段网段A上的站上的站网段网段B上的站上的站 中继器中继器 这两个网段仍然在同一个冲突域内这两个网段仍然在同一个冲突域内 总的电缆长度被限制为总的电缆长度被限制为 755 米米(10base2) 1,700 米米(10base5) 通常通常2,000 米米(10base FL) 1 2 1 桥桥 2 MACMAC LLC 桥桥 连接两个使用不同