《工业网络技术与应用（微课版）》-教案 第14次 7.1 工业无线通信技术概述7.2 工业无线网络设备

第14次课程教学方案备课时间备课教师教学时间年月日教学地点周次课时数4教学内容（章、节）模块/单元第7章工业无线通信技术（1）7.1工业无线通信技术概述7.2工业无线网络设备实训任务1西门子SCALANCEW工业无线设备的基本配置教学目标和要求1、了解工业无线网络技术的基本概念和主要设备2、掌握西门子工业无线访问接入点和无线客户端的基本配置教学重点工业无线网络设备、工业无线AP和无线客户端的基本配置教学难点工业无线AP和无线客户端的配置教学方法讲授法、直观演示法、实验法、小组讨论法等使用媒体资源√纸质材料√多媒体课件□网络资源□其他资源：使用教具、设备、设施等PRONETA网络分析软件西门子工业无线设备作业练习完成电子版实训报告课后记

教学内容（板书）教学步骤、方法

及学生活动1、无线局域网WLAN为WirelessLAN的简称，即无线局域网。无线局域网是利用无线通信技术实现快速接入的以太网技术。主要在中短距离覆盖范围内承载高速数据业务，支持固定和移动接入。Wi-Fi是WLAN技术中一项关键技术，由“Wi-Fi联盟”所发布，其核心技术采用了电子电气工程师协会（IEEE）制定的802.11系列标准。WLAN指的是基于IEEE802.11标准并兼容有线以太网的无线局域网络。因此，无线局域网通常被称为无线以太网。在PROFINETRT、EtherNet/IP或Modbus/TCP等基于以太网的自动化网络中，通过WLAN可无线集成自动化设备。2、工业无线局域网技术简介工业无线局域网（IndustrialWirelessLocalAreaNetwork，简称IWLAN），是一种基于无线电技术，用于工业现场和设备之间传输数据的网络。它可以提供无线通信传输，代替传统的有线网络，节省了设备布线和设备移动的时间。相比较于传统的有线网络，IWLAN具有以下优点。1）高灵活、易使用使用无线技术后，现场设备摆脱了电缆的束缚，从而增加了现场仪表与被控设备的可移动性、网络结构的灵活性以及工程应用的多样性，用户可以根据工业应用需求的变化快速、灵活、方便、低成本地重构工业系统。2）高可靠、易维护在有线系统中，绝大部分系统故障是由电缆或电缆的连接器件损坏而引发的，其维护复杂度大、维护费用高。使用无线技术将彻底杜绝此类故障的发生。工业无线设备可以采用电池供电，利用定时休眠等方法，可持续工作数年以上，维护成本极低。3）数据传输稳定IWLAN通常使用射频技术和认证协议确保稳定且安全的数据传输。这使得工业场景中的大型数据传输变得轻松且更加可靠。4）成本降低因为无线设备的安装和维护成本低于有线设备，因此IWLAN的实施成本也相对较低。3、工业WLAN与通用WLAN的比较工业WLAN比一般企业办公和家庭应用环境用的WLAN要求要高许多，可归纳如下：（1）严格的延迟要求：用于现场设备要求延迟不大于10ms，用于运动控制不大于1ms，对于周期性的控制通信，使延迟时间的波动减至最小也是很重要的指标。（2）确定性性能的保证：保证确定性是对任务执行有严格保证的工业通信系统必备的特性。理论部分以教师讲授为主要形式学生可以提问，由教师进行进一步的解释和说明。（3）支持大量设备挂网，并容许挂网设备的接入数量可随机变化：工业WLAN的接入点约为数百个的数量级。若节点过多和接入的节点数有变化，有可能导致IEEE802.11的MAC协议层效率太低。（4）网络安全的保证：满足安全保密法规是工业WLAN的基本要求。包括防止黑客用户的侵入及对这些接入点的检测等。4、工业无线网络设备工业无线通信是数字化转型的关键要素，为向企业提供交换各种数据的基础设施，西门子开发了具有特殊附加功能的专用工业无线局域网产品，以满足工业中WLAN的特殊需求。西门子SIMATIC设计中的SCALANCEW774AccessPoint和SCALANCEW734客户端模块能可靠灵活地实现控制器与I/O系统（例如：SIMATICET 200MP）之间的无线通信。SCALANCEW774无线接入点和SCALANCEW734无线客户端模块是为了在控制柜内部使用而开发的。它们可作为控制器或分布式I/O的头部组件，以确保可靠的无线通信。由于具有IP65防护等级，SCALANCEW774接入点和SCALANCEW734客户机模块也可安装在控制柜外部。由于总数据速率高达300Mbit/s且具有可选的iFeatures功能，即使是在要求更加苛刻的应用环境下也可以正常使用。（1）西门子SCALANCEW774的功能无线访问接入点（wirelessAccessPoint，简称AP）是组建无线局域网时最核心的设备。AP相当于是无线网络中的交换机，是无线网和有线网之间沟通的桥梁。SCALANCEW774无线接入点的主要功能就是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网，从而达到无线覆盖的目的。AP的中继加桥接功能可以实现两个无线设备通讯，也可以起到放大信号的作用，保证了传输速度和稳定性；AP的主从模式可以方便网管统一管理子网络，实现一点对多点的连接。（2）西门子无线客户端SCALANCEW734SCALANCEW734是无线客户端（wirelessAccessClient，简称AC），是一种具有WLAN功能的设备，在该设备中永久性安装了一个无线卡。SCALANCEW734客户端模块可保证实时无线通信，在满足极高带宽要求的情况下保持稳定运行。该节省空间的客户机模块适合需要将设备安装在控制柜内的应用。由于采用SIMATIC设计，SIMATICS7PLC、ET200SP等自动化组件可无缝集成到工业WLAN中，可以节省控制柜内的空间。理论部分以教师讲授为主要形式学生可以提问，由教师进行进一步的解释和说明。实训项目实施本实训的主要目标是能熟练配置和使用无线通信设备。首先能完成对西门子SIMATICW774无线AP和W734无线客户端的基本管理配置，包括复位和IP地址配置。在此基础上要求学生能熟练完成无线网络通信的配置，从而能在工业网络中灵活应用无线通信设备将终端设备接入网络中。最后介绍了NAT和NAPT技术在无线网络中的应用与配置。共设计3个实训任务。实训任务1西门子SCALANCEW工业无线设备的基本配置本实验将介绍使用PRONETA软件完成对工业无线APW774和工业无线ACW734进行IP地址配置及复位操作的方法和实施步骤。步骤1按照实验拓扑将W774、W734和上位机连接到XB-208的任意端口。步骤2启动PRONETA软件进行网络分析，可显示出在线图形视图和设备列表步骤3在设备表中依次选中W774和W734无线设备，会在窗口右侧显示出该设备的详细信息步骤4依次对XB-208、W774和W734执行复位操作。在图形视图下右击相应设备图标，选择“复位网络参数”，将对3个设备执行复位操作并恢复到出厂配置，复位完成后会自动重启设备。步骤5为W774和W734配置IP地址，右击相应设备图标，选择“设置网络参数”，输入IP地址和子网掩码，必要时可设置网关地址。步骤6通过浏览器访问W774配置界面，在系统登录界面输入用户名和密码（初始都是admin）。按提示设置新密码为：ZD@123456，点击SetValues按钮使设置生效步骤7通过浏览器访问W734配置