编写profinet工业以太网通信测试程序
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
其通信模型的低层采用Ethernet TCP/IP协议，用户层和应用层则可由现 场总线和HSE共用。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 4/4
（4）Ethernet/IP
这是由ODVA（Open Devicenet Vendors Asso-cation）和ControlNet International两大工业组织推出的。Ethernet/IP工业以太网采用有源交换器， 用来实现现场总线及其设备与以太网的无缝连接。
基于这种需求，以太网技术开始逐渐从工厂和企业信息管理层向底层渗 透，广泛应用于工厂控制级通信。在自动化世界中使用以太网解决方案显 著优势：统一架构、集成通信以及强大服务和诊断功能。从目前工业自动 化控制领域情况来看，以太网技术取代现场总线是工业控制网络发展的必 然趋势。
工业以太网概述 ——Ethernet应用于工业现场的关键技术
施耐德公司已经为Mod-bus注册了502端口，这样就可以将实 时数据嵌人到网页中，通过在设备中嵌入Web服务器，就可以 将Web浏览器作为设备的操作终端。
Hale Waihona Puke Baidu
工业以太网概述 ——工业以太网协议 2/4
（2）ProfiNet
ProfiNet是Process Field Net的缩写，它是Profibus客户、生产商与系统集成 联盟协会推出的在Profibus与以太网间全开放的通信协议。由于西门子倡导 保护过去投资，故其ProfiNet的推出充分考虑了与Profibus的兼容性，实现了 两者的无缝连接。而在通信模型中，ProfiNet最大的特点是在其用户层是基 于组件的，而依靠工程设计模型实现了组件的连接，从而系统中便可接入 多个供应商的设备。
总线供电问题——总线供电（或称总线馈电）是指连接到现场设备的线 缆不仅传输数据信号，还能给现场设备提供工作电源。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 1/4
（1）Modbus TCP/IP
该协议由施耐德公司推出，以一种非常简单的方式将Modbus 帧嵌入到TCP帧中，使Modbus与以太网和TCP/IP结合，成为 Modbus TCP/IP。这是一种面向连接的方式，每一个呼叫都要 求一个应答，这种呼叫/应答的机制与Modbus的主/从机制相互 配合，使交换式以太网具有很高的确定性，利用TCP/IP协议， 通过网页的形式可以使用户界面更加友好。利用网络浏览器便 可查看企业网内部设备运行情况。
项目3：ProfiNet系统搭建、组态、测试及故障诊断
•学习目标…………………………………3 •知识准备…………………………………6 •任务3-1…………………………………34 •任务3-2…………………………………70 •任务3-3…………………………………93 •任务3-4 ………………………………112 •任务3-5 ………………………………144 •任务3-6 ………………………………174 •自我评估………………………………198
学习目标
•知识目标…………………………4 •技能目标…………………………5
知识目标
通过本项目的学习，让学员： 知道以太网及工业以太网的区别； 熟悉ProfiNet工业以太网的系统配置方法； 了解S7-200的ProfiNet工业以太网解决方案。
技能目标
通过本项目的学习，让学员： 能够正确安装ProfiNet工业以太网络设备； 配置ProfiNet工业以太网络设备参数； 编写ProfiNet工业以太网通信测试程序； 诊断ProfiNet工业以太网络故障。
通信确定性与实时性——工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点 在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信 号的确定性。
稳定性与可靠性——在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、 可恢复性及可维护性。
安全性——工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安 全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统，即信息管理层、 过程监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更 高，并可与Internet无缝集成，实现数据的共享，提高工厂的运作效率。
知识准备
•工业以太网概述 …………………………7 •工业以太网设备…………………………14 •ProfiNet的结构和功能…………………18 •西门子工业以太网网线制作……………28 •CP 243-1以太网模块……………………31
工业以太网概述 ——什么是工业以太网
工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上 与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容。
ProfiNet主要包含以下3个方面的技术：
• 基于组件对象模型（COM）的分布式自动化系统；
• 规定了ProfiNet现场总线和标准以太网之间的开放、透明通信；
• 提供了一个独立于制造商，包括设备层和系统层的系统模型。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 3/4
（3）HSE
基金会现场总线FF于2000年发布Ethernet规范，称HSE（High Speed Ethernet）。
产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时 性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能满 足工业现场的需要。
工业以太网概述 ——工业以太网产生的背景
过去十几年中，现场总线是工厂自动化和过程自动化领域中现场级通信 系统的主流解决方案。但随着自动化控制系统的不断进步和发展，传统现 场总线技术已难以满足用户不断增长需求。
HSE是以太网协议IEEE 802.3，TCP/IP协议族与FF Ill的结合体。FF现场 总线基金会明确将HSE定位于实现控制网络与Internet的集成。
HSE采用星行构架，并采用交换器连接FF的现场总线装置，实现无缝操 作。
其中的交换机还有防火墙作用，能有效抵抗干扰。此种以太网最重要的 优点是实现了各种级别的冗余功能，保证了网络的可靠性。
一方面随着现场设备智能程度的提高，控制变得越来越分散，分布在工 厂各处的智能设备与工厂控制层之间需不断交换控制数据，导致现场设备 间数据交换量飞速增长；另一方面随着企业信息化程度提高，用户希望将 底层生产数据整合到全厂信息管理系统中，并在信息管理级实现对生产现 场的远程服务和维护，这样企业信息管理系统需获取生产现场的数据，所 以客户希望管理层和现场级能够使用统一的、与办公自动化技术兼容的通 信解决方案。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 4/4
（4）Ethernet/IP
这是由ODVA（Open Devicenet Vendors Asso-cation）和ControlNet International两大工业组织推出的。Ethernet/IP工业以太网采用有源交换器， 用来实现现场总线及其设备与以太网的无缝连接。
基于这种需求，以太网技术开始逐渐从工厂和企业信息管理层向底层渗 透，广泛应用于工厂控制级通信。在自动化世界中使用以太网解决方案显 著优势：统一架构、集成通信以及强大服务和诊断功能。从目前工业自动 化控制领域情况来看，以太网技术取代现场总线是工业控制网络发展的必 然趋势。
工业以太网概述 ——Ethernet应用于工业现场的关键技术
施耐德公司已经为Mod-bus注册了502端口，这样就可以将实 时数据嵌人到网页中，通过在设备中嵌入Web服务器，就可以 将Web浏览器作为设备的操作终端。
Hale Waihona Puke Baidu
工业以太网概述 ——工业以太网协议 2/4
（2）ProfiNet
ProfiNet是Process Field Net的缩写，它是Profibus客户、生产商与系统集成 联盟协会推出的在Profibus与以太网间全开放的通信协议。由于西门子倡导 保护过去投资，故其ProfiNet的推出充分考虑了与Profibus的兼容性，实现了 两者的无缝连接。而在通信模型中，ProfiNet最大的特点是在其用户层是基 于组件的，而依靠工程设计模型实现了组件的连接，从而系统中便可接入 多个供应商的设备。
总线供电问题——总线供电（或称总线馈电）是指连接到现场设备的线 缆不仅传输数据信号，还能给现场设备提供工作电源。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 1/4
（1）Modbus TCP/IP
该协议由施耐德公司推出，以一种非常简单的方式将Modbus 帧嵌入到TCP帧中，使Modbus与以太网和TCP/IP结合，成为 Modbus TCP/IP。这是一种面向连接的方式，每一个呼叫都要 求一个应答，这种呼叫/应答的机制与Modbus的主/从机制相互 配合，使交换式以太网具有很高的确定性，利用TCP/IP协议， 通过网页的形式可以使用户界面更加友好。利用网络浏览器便 可查看企业网内部设备运行情况。
项目3：ProfiNet系统搭建、组态、测试及故障诊断
•学习目标…………………………………3 •知识准备…………………………………6 •任务3-1…………………………………34 •任务3-2…………………………………70 •任务3-3…………………………………93 •任务3-4 ………………………………112 •任务3-5 ………………………………144 •任务3-6 ………………………………174 •自我评估………………………………198
学习目标
•知识目标…………………………4 •技能目标…………………………5
知识目标
通过本项目的学习，让学员： 知道以太网及工业以太网的区别； 熟悉ProfiNet工业以太网的系统配置方法； 了解S7-200的ProfiNet工业以太网解决方案。
技能目标
通过本项目的学习，让学员： 能够正确安装ProfiNet工业以太网络设备； 配置ProfiNet工业以太网络设备参数； 编写ProfiNet工业以太网通信测试程序； 诊断ProfiNet工业以太网络故障。
通信确定性与实时性——工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点 在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信 号的确定性。
稳定性与可靠性——在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、 可恢复性及可维护性。
安全性——工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安 全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统，即信息管理层、 过程监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更 高，并可与Internet无缝集成，实现数据的共享，提高工厂的运作效率。
知识准备
•工业以太网概述 …………………………7 •工业以太网设备…………………………14 •ProfiNet的结构和功能…………………18 •西门子工业以太网网线制作……………28 •CP 243-1以太网模块……………………31
工业以太网概述 ——什么是工业以太网
工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上 与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容。
ProfiNet主要包含以下3个方面的技术：
• 基于组件对象模型（COM）的分布式自动化系统；
• 规定了ProfiNet现场总线和标准以太网之间的开放、透明通信；
• 提供了一个独立于制造商，包括设备层和系统层的系统模型。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 3/4
（3）HSE
基金会现场总线FF于2000年发布Ethernet规范，称HSE（High Speed Ethernet）。
产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时 性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能满 足工业现场的需要。
工业以太网概述 ——工业以太网产生的背景
过去十几年中，现场总线是工厂自动化和过程自动化领域中现场级通信 系统的主流解决方案。但随着自动化控制系统的不断进步和发展，传统现 场总线技术已难以满足用户不断增长需求。
HSE是以太网协议IEEE 802.3，TCP/IP协议族与FF Ill的结合体。FF现场 总线基金会明确将HSE定位于实现控制网络与Internet的集成。
HSE采用星行构架，并采用交换器连接FF的现场总线装置，实现无缝操 作。
其中的交换机还有防火墙作用，能有效抵抗干扰。此种以太网最重要的 优点是实现了各种级别的冗余功能，保证了网络的可靠性。
一方面随着现场设备智能程度的提高，控制变得越来越分散，分布在工 厂各处的智能设备与工厂控制层之间需不断交换控制数据，导致现场设备 间数据交换量飞速增长；另一方面随着企业信息化程度提高，用户希望将 底层生产数据整合到全厂信息管理系统中，并在信息管理级实现对生产现 场的远程服务和维护，这样企业信息管理系统需获取生产现场的数据，所 以客户希望管理层和现场级能够使用统一的、与办公自动化技术兼容的通 信解决方案。