工业网络技术 课件 17 ISO-on-TCP通信及应用

ISO-on-TCP通信及应用一、ISO-on-TCP原理二、数字生产线的虚拟调试与远程监控一、ISO-on-TCP原理工业通信中有各种各样的协议，比如，当我们为西门子CP模块新建传输协议的时候，很多种类可以选择，如下图1所示。图1工业通信协议选择对话框一、ISO-on-TCP原理西门子工业通信中常见的有ISO传输（ISOtransport）协议、ISO-ON-TCP协议和TCP协议。ISO传输（ISOtransport）协议是西门子早期的以太网协议，基于ISO8073TP0（TransportProtocolClass0），位于ISO-OSI参考模型的第四层，属于传输层的协议。ISO传输协议是基于消息的数据传输，允许动态修改数据长度；传输速度快，适合中等或较大量的数据；站点之间的ISO传输不使用IP地址，而是基于MAC地址，因此数据包不能通过路由器进行传递（不支持路由）；另外ISO传输协议是西门子内部的以太网协议，仅适用于SIMATIC系统。两个SIMATIC站点之间的数据发送和接收使用Send/Recive，服务器的读写使用Fetch/Write服务。ISO传输（ISOTransport）协议最大的优势是通过数据包来发送/接收数据，但由于它不支持路由功能，随着网络节点的增加，ISO传输协议的劣势逐渐显现。一、ISO-on-TCP原理为了应对日益增加的网络节点，西门子在ISO传输协议的基础上增加了TCP/IP协议的功能，新的协议对扩展的RFC1006“ISOontopofTCP”进行了注释（RFC为RequestForComments的缩写），因此被称为“ISO-ON-TCP”协议。ISO-ON-TCP在TCP/IP协议中定义了ISO传输的属性，位于ISO-OSI参考模型的第四层，默认的数据传输端口为102。如下图2所示图2ISO-ON-TCP传输属性示意图一、ISO-on-TCP原理与ISO传输协议相同，ISO-ON-TCP协议的两个SIMATIC站点之间的数据发送和接收也使用Send/Recive，服务器的读写使用Fetch/Write。在ISO传输协议和ISO-ON-TCP协议的使用过程中，还涉及到TSAP的设置。TSAP是英文“TransportServiceAccessPoint”的缩写，中文翻译为“传输服务访问点”。在一个传输的链接中，可能存在多个进程。为了区分不同进程的数据传输，需要提供一个进程独用的访问点，这个访问点，被称为TSAP。在两个站点的同一个传输链接中，如果只存在一个传输进程，则本地和远程的TSAP可以相同；如果存在多个传输进程，则TSAP必须唯一；TSAP相当于TCP或UDP协议中的端口（port）。一、ISO-on-TCP原理S7-300/400支持的TSAP长度为1-16位，用户使用的TSAP长度应在3位以上，2位以内的留作系统内部使用。TSAP可以是ASCII码或者十六进制的形式，如下图3是ISO-ON-TCP的TSAP设置示意图。图3ISO-ON-TCP的TSAP设置示意图一、ISO-on-TCP原理ISO-ON-TCP协议的优势是能传输大量的数据并且支持路由功能，但是它仅适用于SIMATIC系统，只能在西门子内部使用，在一定程度上限制了其应用。西门子认识到这一问题，最终提供了对TCP/IP协议的全面支持。TCP/IP是全球范围内广泛使用的以太网协议，TCP全称“TransmissionControlProtocol（传输控制协议）”，属于ISO-OSI参考模型的第四层（UDP也位于该层）；IP协议位于第三层；TCP/IP提供站点之间的可靠传输，具有回传机制，支持路由功能，可用于西门子SIMATIC系统内部及SIMATIC与PC或其它支持TCP/IP的系统通信。两个站点之间的数据发送和接收也使用Send/Recive，服务器的读写使用Fetch/Write。一、ISO-on-TCP原理TCP/IP的通信需要设置本地和远程IP地址，以及与进程相关的端口号（portnumber），端口号的范围从1025-65535。如下图4所示。图4TCP/IP的通信设置示意图二、数字生产线的虚拟调试与远程监控5G通信技术是具有高速率、低延时和大连接等特点的新一代宽带移动通信技术。随着5G建设的日渐加快，5G与云网融合共生互促，推动承载网络技术不断发展演进，云网融合必将成为行业高质量发展的必然趋势。当前5G技术已经在远程医疗、自动驾驶、工业控制、智慧城市、智能家居等方面已经发挥出巨大优势。如图5所示，为了以较低的成本实现海量机器设备之间的通信，某企业在新产品的研发阶段，利用数字孪生技术来实现控制器对多个数字设备的控制。控制利用智能网关来打通各信号点位的通信链路。针对设备运行情况以及报警等重要的信息，需要快速传输至云端以供数据平台及时获取这些数据，从而实现云端的数据实时处理及控制，为此企业选择5G的方式来满足该项目的需求。二、数字生产线的虚拟调试与远程监控图5虚拟调试与远程监控方案二、数字生产线的虚拟调试与远程监控硬件/软件系统：PLC、旋思网关、PQFactory（版本：PQFactory_Sim_x64_Setup_5756）工具/辅件准备：网线、4G/5G物联网卡准备操作：PLC、PQFactory、旋思网关对应工程文件导入至对应软件中，准备IO表为编制旋思网关工程文件做准备二、数字生产线的虚拟调试与远程监控1.旋思网关工程文件制作（1）打开旋思工程设置软件Symlink开发系统，左侧空白处右键新建项目图6二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（2）项目右键点击项目，新建工程，设置工程名称，其他暂时不需要设置图7二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（3）对着采集服务右键新建通道，设置名称，选择PLC通信协议S7系列通用协议，选择主端口参数为虚拟通道注意：此处的PLC名称，需要与PQFactory地址匹配时的PLC名称一致图8二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（4）对着通道右键新建设备，设置名称描述，其他不需要修改图9二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（5）新建设备后电机设备-基本信息-规约参数修改plc的IP地址，其他默认图10二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（6）采集点表，右侧灰色区域右键新建IO点，设置IO点的区域、地址、编码、位偏移、DB.Numb参数添加完成后点击OK修改采集点的类型、权限（可以参考操作手册13页）图11二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（7）根据IO对应表添加所有的采集信息图12二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（8）制作完成需要先应用后保存项目图13二、数字生产线的虚拟调试与远程监控2.旋思网关文件上传到设备（1）确认旋思网关LAN口连接交换机，连接PC与设备网口，修改PC机IP地址为192.168.0.110，255.255.255.0网段二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（2）打开Symlink开发系统软件左下角选择到设备维护图14二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（3）左侧设备列表右键“区域”新建添加可连接的旋思网关IP，这里使用旋思网关LAN口IP地址192.168.0.245（网关机身有备注）添加旋思网关，端口号默认9200图15二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（4）添加完成双击打开新添加的旋思网关设备，或右键点击“维护”。点击登录（用户名、密码无需填写）图16二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（5）登录完成后点击更新工程，更新之前先确认要上传的工程文件已保存图17二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（6）选择更新的工程项目，等待更新完成图18二、数字生产线的虚拟调试与远程监控3.通过网管软件监视网关采集到的数据（1）通过Symlink开发系统软件打开Symlink网管软件图19二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（2）右键设备列表添加网关设备图20二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（3）填写网关设备的IP地址图21二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（4）双击打开网关设备，选择通道-选择设备，右侧即为当前设备下采集到的数据以及网关设备附带属性图22二、数字生产线的虚拟调试与远程监控（5）点击对应的PLC设备，可以看到对应信号的实时变化图23二、数字生产线的虚拟调试与远程监控4.PQFactory通过网关连接PLC（1）确认网线连接设备与PC机，网