第六章 工业以太网网络系统的组建

工业现场网络通信技术第六章工业以太网网络系统的组建

何谓工业以太网（IndustrialEthernet）？应用于工业自动化领域的以太网技术。在以太网技术和TCP/IP技术的基础上发展起来的一种工业网络工业以太网是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，是工业应用环境下信息网络与控制网络的结合体。6.1工业以太网的基础知识6.1工业以太网的基础知识1．工业以太网产生发展工业以太网是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物。工业以太网涉及企业网络的各个层次，无论是应用于工业环境中的企业信息网络，还是基于普通以太网技术的控制网络，以及新兴的实时以太网，均属于工业以太网的范畴。因此，工业以太网既属于信息网络技术，也属于控制网络技术。它是一系列技术的总称。6.1工业以太网的基础知识工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：（1）工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。（2）工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。（3）工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性（EMC——ElectroMagneticCompatibility）等。（4）工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准，大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。（5）采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内，并容易更换。6.1工业以太网的基础知识2.工业以太网传输速率（1）10Base-T以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s；（2）快速以太网——传输速率为100Mbit/s，采用光缆或双绞线作为传输介质，兼容10Base-T以太网；（3）Gigabit以太网——扩展的以太网协议，传输速率为1Gbit/s,采用光缆或双绞线作为传输介质，基于当前的以太网标准，兼容10Mbit/s以太网和100Mbit/s以太网的交换机和路由器设备；（4）10Gigabit以太网——2002年6月发布，是一种速度更快的以太网技术。支持智能以太网服务，是未来广域网（WAN——WideAreaNetwork）和城域网（MAN——MetropolitanAreaNetwork）的宽带解决方案。6.1工业以太网的基础知识3.工业以太网应用于工业自动化中的关键问题（1）通信实时性问题以太网采用的CSMA/CD的介质访问控制方式，其本质上是非实时的。

（2）对环境的适应性与可靠性的问题在产品的设计时要特别注重材质、元器件的选择。使产品在强度、温度、湿度、振动、干扰、辐射等环境参数方面满足工业现场的要求。

（3）总线供电在控制网络中，现场控制设备的位置分散性使得它们对总线有提供工作电源的要求。现有的许多控制网络技术都可以利用网线对现场设备供电。

（4）本质安全工业以太网如果要用在一些易燃易爆的危险工业场所，就必须考虑本安防爆问题。这是在总线供电解决之后要进一步解决的问题。6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.1SIMATICNET工业以太网简介1.基本类型（1）10Mbit/s工业以太网应用基带传输技术，基于IEEE802.3，利用CSMA/CD介质访问方法的单元级、控制级传输网络。传输速率为10Mbit/s，传输介质为同轴电缆、屏蔽双绞线或光纤。（2）100Mbit/s快速以太网基于以太网技术，传输速率为100Mbit/s，传输介质为屏蔽双绞线或光纤。6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.1SIMATICNET工业以太网简介（1）2芯电缆，无双绞，无屏蔽（例如：AS-interfacebus）（2）2芯双绞线，无屏蔽（例如：一般的局域网）（3）2芯屏蔽双绞线（例如：PROFIBUS）（4）同轴电缆（例如：IndustrialEtherenet）（5）光纤（例如：PROFIBUS/IndustrialEtherenet）（6）无线通信（例如：红外线和无线电通信）2.传输介质6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.2S7-300PLC进行工业以太网通信所需的硬件与软件1.硬件：CPU、CP343-1IT/CP343-1、PC（带网卡）2.软件：STEP7V5.23.PG/PCInterface的设定说明：为了便于选择硬件，请保持软件的更新。可以到西门子（中国）自动化与驱动集团的官方网站上去下载所需的补丁和升级包。6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.3S7-300PLC利用S5兼容的通信协议进行工业以太网通信在进行工业以太网通信编程时需要调用功能FC5“AG_SEND”和FC6“AG_RECV”指令适用于TCP通信/ISO_on_TCP通信/UDP通信/IOS通信）发送指令参数名数据类型参数说明ACTBOOL触发认为，该参数为“1”时发送IDINT连接号LADDRWORDCP模块的地址SENDANY发送数据区LENINT被发送数据的长度DONEBOOL为“1”时，发送完成ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码功能FC5“AG_SEND的参数说明6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.3S7-300PLC利用S5兼容的通信协议进行工业以太网通信接收指令参数名数据类型参数说明IDINT连接号LADDRWORDCP模块的地址RECVANY接收数据区NDRBOOL为“1”时，接收到新数据ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码LENWORD接收到的数据长度功能FC6“AG_RECV”的参数说明6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.4S7-300PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信1.双边通信的方式编程时需要调用FB12“BSEND”和FB13“BRCV”，即通讯双方均需要编程，一端发送，则另外一端必须接受才能完成通信。参数名数据类型参数说明REQBOOL上升沿触发工作RBOOL为“1”时，终止数据交换IDINT连接IDR_IDDWORD连接号，相同的连接号的功能块互相对应发送/接收数据DONEBOOL为“1”时，发送完成ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码SD_1ANY发送数据区LENWORD发送数据的长度功能块FB12“BSEND”的参数说明发送指令6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.4S7-300PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信参数名数据类型参数说明EN_RBOOL为“1”时，准备接收IDWORD连接IDR_IDDWORD连接号，相同连接号的功能块互相对应发送/接收数据NDRBOOL为“1”时，接收完成ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码RD_1ANY接受数据区LENWORD接受到的数据长度功能块FB13“BRCV”的参数说明接收指令6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.4S7-300PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信2.单边通信只需在本地侧的PLC调用FB14“PUT”和FB15“GET”，即可向通信对方发送数据或读取对方的数据.参数名数据类型参数说明REQBOOL上升沿触发工作IDWORD地址参数IDNDRBOOL为“1”时，接收到新数据ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码ADDR_1ANY从通信对方的数据地址中读取数据RD_1ANY本站接收数据区发送数据功能块FB14“PUT”的参数说明6.2SIMATICNET工业以太网控制系统组建6.2.4S7-300PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信2.单边通信参数名数据类型参数说明REQBOOL上升沿触发工作IDWORD地址参数IDDONEBOOL为“1”时，发送完成ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码ADDR_1ANY通信对方的数据接收区SD_1ANY本站发送数据区功能块FB15“GET”的参数说明读取数据6.3基于三菱FX系列PLC的工业以太网络系统的组建6.3.1FX3U-ENET-L以太网通信模块1.FX3U-ENET-L以太网通信模块2.性能参数（1）传输规格数据的传输速度：10Mbps/100Mbps通信模式：全/半双工传输方式：基带最大段长度：100m节点/连接的最大数目：10BASE-T4、10BASE-Tx26.3基于三菱FX系列PLC的工业以太网络系统的组建6.3.1FX3U-ENET-L以太网通信模块（2）数据存储内存1）允许同时打开的连接数：4个连接固定缓冲通道时最多2个(C1,C2)；MELSOFT连接＋MC协议时最多2个连接(C3,C4)(2个通道做固定缓存通信，2个通道做上位机或三菱软件连接)2）固定缓冲：1023字*23）电子邮件(附件)：2048字*14）电子邮件(文本)：256字*1（3）I/O占用点数：8点（4）外接电源24VDC：240mA,24VDC+20%,-15%,脉动(p-p)小于5%2.性能参数6.3基于三菱FX系列PLC的工业以太网络系统的组建6.3.1FX3U-ENET-L以太网通信模块（5）允许瞬时停电时间：发生瞬时停电1ms或以下（6）5VDC内部电源：不使用PLC的5VDC(24VDC外接电源转换成5VDC)（7）主单元的连接台数：1（8）适用序列：FX3U，FX3UC，FX3UC-1PS5V或FX2NC-CNV-IF（9）连接器：RJ452.性能参数6.3基于三菱FX系列PLC的工业以太网络系统的组建6.3.1FX3U-ENET-L以太网通信模块2.性能参数（10）功能：1）MELSOFT连接2）MC协议的通讯①MELSOFT和