SIMOTION工业以太网通信入门要点.pdf
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1、1SIMOTION工业以太网网络介质 西门子工业以太网网络通常使用的物理传输介质为屏蔽双绞线(FC TP )、工业屏蔽双绞线 (ITP)和光纤。 1.1 屏蔽双绞线( Fast Connection Twist Pair) FC TP 快速连接双绞线用于将DTE 快速连接到工业以太网上,配合西门子FC TP RJ45接头使用, 连接方 式如图 1 所示: 图 1: FC TP 电缆与 TP RJ45 接头 将双绞线按照TP RJ45接头标示的颜色插入连接孔中,快捷、方便地将DTE 设备连接到工业以太网上。 使用 FC 双绞线从 DTE 到交换机最长通信距离为100 米( DTE 到 DTE )
2、。也可以使用普通RJ45 接头, 为了保证数据传输的可靠性,在无干扰情况下最长通信距离为5 米。 RJ 45 连接有两种连接方式,交叉连接(如图2 所示)和直通连接(如图3 所示)。交叉连接用于网卡 之间的连接或集线器之间的连接;直通线用于网卡与集线器之间或网卡与交换机之间的连接。Siemens 交 换机由于采用了自适应技术,可以自动检测线序,故通过交换机可以选择任意一种电缆进行连接。 图 2 交叉线连接 图 3 直通线连接 SIMOTION 带有 RJ45 接头,建议使用西门子FC TP 和 FC TP RJ45接头。 1.2 工业屏蔽双绞线(Industrial Twisted Pair)
3、 屏蔽双绞线如图4 所示,它有白 /蓝和白 /橙两对双绞屏蔽线。外部包有屏蔽层和绝缘层,用于连接有ITP 端口的以太网设备。通过ITP 电缆连接的两个设备的最远距离为100 米。 图 4 ITP 电缆结构图 连接 ITP 电缆的连接头有两种,即9 针或 15 针的 Sub D 接头,如图所示5、6: 图 5 Sub D 9 针接头图 6 Sub D 15 针接头 使用 SubD 接头进行连接的网络连接牢固,不易松动。其连线方法及9/15 接头的转换可以查阅西门子 手册 。同样 ITP 电缆也会有交叉连接的情况,可以直接定购ITP XP 标准电缆。 SIMOTION只有 RJ45 以太网接口,通
4、常不使用工业双绞线ITP 。 1.3 光纤 按光在光纤中的传输模式不同,光纤可分为单模光纤和多模光纤。 多模光纤: 中心玻璃芯较粗(50 或 62.5m),可传多种模式的光。 但其模间色散较大,这就限制了传输数字 信号的频率, 而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在 2KM 时则只有 300MB 的带宽了。 因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。 单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9 或 10m),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用 于远程通讯, 但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄, 稳定性要好。 光纤
5、技术只允许点对点的连接,即一个发送装置只对应一个接收装置。因而两个站点之间需要有发送和接 收两根光纤进行连接。所有 SIMATIC NET 标准的光缆都是两根光纤。光纤的连接头有很多种如图7 所示: 图 7 光纤的连接头 其中各种连接头都有各自的优点,例如:ST 连接头安装简易,比较适合于现场连接,(西门子BFOC 接 头就是 ST 接头); FC 接头有一个不固定的套环,可以提供较好的机械的隔离;SC 连接头适合紧密连 接,其推拉设计可以避免在安装过程中的光纤平面受损,应用比较普遍。在西门子的网络设备中,大多光 纤链路设备使用BFOC 接头。 光纤通讯应用于工业以太网的优点: 隔离电气的站点
6、或网段 没有电气的接地问题 没有屏蔽电流 数据传输不受外界电磁干扰 不受雷电的影响 不会产生电磁干扰 重量轻 根据光纤的类型不同,长距离的通讯依然可以保持高的通讯波特率 带有 RJ45 接头的 SIMOTION 可以直接连接到交换机的电气接口上,交换机之间可以通过光纤连接,增加 通信距离和抗干扰性。 2SIMOTION工业以太网网络拓扑结构 通过西门子交换机组成的以太网有三种网络拓扑结构:1)总线型; 2)星型; 3)冗余环网。图8 所示为 SCALANCE 200组成的冗余环网。 图 8 冗余环网示例 3配置 SIMOTION以太网接口 3.1 在硬件配置中设定以太网接口 在 SCOUT 界
7、面中点击SIMOTION CPU,右键点击 “Open HW configuration”进入硬件配置界面,例如 D435 ,X120 和 X130 为以太网接口,双击选择的通信接口,在弹出的界面中定义IP 地址和子网掩码,如 图 9 所示: 图 9 设定通信接口 注意: 即使建立两条以太网,两个以太网通信接口不能设置在相同的网段中或相同的IP 地址。 3.2 在线联机设定以太网接口 将编程器连接到SIMOTION 以太网接口上,在控制面板“Setting the PG/PC Interface”接口中将访问点指 向使用的编程网卡例如“S7ONLINE(STEP7 )-TCP/IP - Int
8、el(R) PRO/1000 MT ” 。打开 SIMATIC Manager ,使用菜单命令 “PLC ”-“Edit Ethernet Nodes”在界面中选择 “Browse”键浏览网络上所有的站点, 如图 10 所示: 图 10 浏览网络上的站点 每一个接口在硬件的前面板标有网卡的MAC 地址,选择站点,在“Edit Ethernet Nodes”界面中设置IP 地 址和子网掩码,点击“Assign IP Configuration”键传送设定的命令。如图11 所示: 图 11 设置站点地址 IP 地址设置完成后,可以使用以太网接口编程。 4编写通信程序 通过以太网进行站点间的通信有两
9、种方式:1)UDP ;2)TCP 。 4.1 UDP 通信方式 UDP 通信协议不需要在通信前建立连接,在发送和接收的数据报文中带有通信方的IP 地址和端口号。通 信函数存储于在 “Communication” -“Data transfer”目录下,在发送方调用发送函数的示例程序如图12 所示 (使用 LAD 编写): 图 12 UDP 发送程序 发送函数参数解释如下: SourcePort 发送方的端口号,数据类型UINT ,例如 2001 。 DestinationAddress 接收方的 IP 地址,数据类型为数组,ARRAY 03 OF USINT,在 4 个字节中输入接收方的IP
10、地址,例 如 192 、168、0、122,表示 IP 地址为 192.168.0.122 。 DestinationPort 接收方的端口号,数据类型UINT ,例如 2000 。 CommunicationMode 通信模式, “EnumUdpCommunicationMode”枚举数据类型,有两种选择: (1) “CLOSE_ON_EXIT ”,通信完成后释放通信资源; (2) “DO_NOT_CLOSE_ON_EXIT”, 通信完成后仍占用通信资源。 DataLength 发送的数据长度,数据类型UDINT ,最大长度1400 字节。 Data 发送数据区,数据类型为数组,ARRAY
11、01399 OF BYTE。 OUT 发送函数状态信息,数据类型DINT 。 在数据接收方调用接收函数的示例程序如图13 所示: 图 13 UDP 接收程序 接收函数参数解释如下: Port 定义本方的端口号,数据类型为UINT 。定义的端口号必须与发送方参数“DestinationPort”指定的端口号相 同。 CommunicationMode 通信模式,与发送函数通信模式相同。 NextCommand 枚举数据类型,元素中包括“IMMEDIATELY ” 、“WHEN_COMMAND_DONE”和 “ABORT_CURRENT_COMMAND”。 “IMMEDIATELY ”:接收命令与
12、后续所要执行的命令同步执行。 “WHEN_COMMAND_DONE”:接收命令执行或失败后执行后续的命令,异步执行。 “ABORT_CURRENT_COMMAND”:终止当前的任务后执行执行后续的命令。 ReceiveVariable 数据接收区,数据类型为数组,ARRAY 01399 OF BYTE。 OUT 接收函数信息,包括接收数据的源地址和端口、状态信息等,数据类型为结构体,接收函数信息参考表1: 表 1:接收函数信息 结构名称数据类型 函数调用信息结果DINT 数据源地址发送方 IP 地址 ARRAY 03 OF USINT 数据源端口发送方端口UINT 接收数据长度接收到有效字节数
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