工业网络基础知识(1)

Date: 2013-7-25
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1.4.1 MPI网络通信
MPI网络的组建 用STEP 7软件包中的Configuration功能为每个网络节点 分配一个MPI地址和最高地址，最好标在节点外壳上；然后对 PG、OP、CPU、CP、FM等包括的所有节点进行地址排序，连接 时需在MPI网的第一个及最后一个节点接入通信终端匹配电 阻。往MPI网添加一个新节点时，应该切断MPI网的电源。
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1.3 工业网络的结构
1.3.1按网络连接结构（网络系统）划分： 底层控制网(Infranet, Infrastructure internet) 企业内部网(Intranet, Internal internet) 外部互联网(Internet)
互联网
Date: 2013-7-25
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1.4.2 PROFIBUS现场总线通信技术
PROFIBUS-DP（分布式外部设备）
Date: 2013-7-25
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1.4.2 PROFIBUS现场总线通信技术
PROFIBUS-DP（分布式外部设备）
Date: 2013-7-25
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《工业网络控制系统安装与调试》课程介绍
2、课时分配(理实一体)
序号 课 题 名 称 课时 课时分配 讲课 实验 习题
1
2 3 4 5
工业网络基础知识
S7-300PLC硬件组成 STEP7软件使用 S7-300的编程语言与指令 S7-300的用户程序结构
主站
主站
主站
主站
Date: 2013-7-25
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1.4.2 PROFIBUS现场总线通信技术
PROFIBUS协议结构
用户层
FMS 设备 行规
DP-行规 DP-扩充功能 DP 基本功能
PA-行规
应用层（7） (3)～(6) 数据链路层（2） 物理层（1）
现场总线信息规范 未用 现场总线数据链路 RS-485/光纤 EN 50 170 IEC 1158 -2 PROFIBUS 导则+行规
Date: 2013-7-25
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1.4.3 西门子工业以太网
1.4.3.1 工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处：
办公室网络
工业网络
应用场合 拓扑结构
普通办公场合
工业场合、工况恶劣，抗干扰性要求较高 支持线形、环形、星形等结构，并便于各 种结构的组合和转换，简单的安装，最大 的灵活性和模块性，高扩展能力
Date: 2013-7-25
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1.4.2 PROFIBUS现场总线通信技术
PROFIBUS-DP（分布式外部设备） PROFIBUS-DP是一种高速低成本数据传输，用于自动化系 统中单元级控制设备与分布式I/O（例如ET 200）的通信。主 站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从轮询方式， 以及这两种方式的混合。一个网络中有若干个被动节点（从 站），而它的逻辑令牌只含有一个主动令牌（主站）， 这样的网络为纯主-从系统。
（以太网段） 制造执行系统(MES)层 (Manufacturing Execution System)
MES属于局域网层次，一 般也采用以太网或其他专 用网络技术实现。
Internet
（以太网段） 现场总线控制系统(FCS)层
(Fieldbus Control System) （控制网络段）
现场总线采用开放的、 符合国际标准的控制网 络技术来实现
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1.4.3 西门子工业以太网
1.4.3.3 网络硬件
• • •
•
（2）网络部件 工业以太网链路模块OLM、ELM 依照IEEE 802.3标准，利用电缆和光纤技 术，SIMATIC NET连接模块使得工业以太 网的连接变得更为方便和灵活。 OLM（光链路模块）有3个ITP接口和两个 BFOC接口。ITP接口可以连接3个终端设 备或网段，BFOC接口可以连接两个光路 设备（如OLM等），速度为10Mbit/s。如 右图 所示。 ELM（电气链路模块）有３个ITP接口和1 个AUI接口。通过AUI接口，可以将网络 设备连接至LAN上，速度为10Mbit/s。
工业控制网络是在工业网络的功能结构层次中处 于底层的位置，是构成整个工业网络的基础。 它 主要完成现场信号的采集和处理。（包括生产过 程的各种控制参数、设备运行的实时信息）
Date: 2013-7-25
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1.4 西门子工业网络概述
下图所示为西门子工业网络结构
Date: 2013-7-25
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1.4.3 西门子工业以太网
1.4.3.3 网络硬件
（1）传输介质 网络的物理传输介质主要根据网络连接距 离、数据安全以及传输速率来选择。通常在西门子网络中 使用的传输介质包括： • 2芯电缆，无双绞，无屏蔽（例如：AS-interface bus） • 2芯双绞线，无屏蔽 • 2芯屏蔽双绞线（例如：PROFIBUS） • 同轴电缆（例如：Industrial Etherenet） • 光纤（例如：PROFIBUS/ Industrial Etherenet） • 无线通信（例如：红外线和无线电通信） • 在西门子工业以太网络中，通常使用的物理传输介质是屏 蔽双绞线（TP——Twisted pair）、工业屏蔽双绞线 （ITP——Industrial Twisted pair）以及光纤。
工业网络控制系统安装与调试
第1讲 工业网络基础知识
Date: 2013-7-25 NhomakorabeaPage: 1
《工业网络控制系统安装与调试》课程介绍
1、教学目标 《工业网络控制系统安装与调试》课程为三年制电气自 动化技术专业的一门主干专业课。本课程主要讲解S7-300 PLC 的硬件与安装、STEP7软件编程与组态、WinCC软件应用和工业 控制网络（MPI，PROFIBUS-DP，Industrial Ethernet）系统 的安装与调试。学完本课程应达到下列要求： 1.熟悉S7-300 PLC及其扩展模块硬件参数与连接； 2.熟悉STEP7软件的应用； 3.熟悉组态软件（WINCC）的应用与组态； 4.能应用S7-300 PLC,设计简单的控制系统，具有实际 操作、调试维修的初步能力； 5.了解工业网络的基本概念和基础知识，学会常用的工 业网络的构建方法，能安装和调试小型工业控制网络；
4
6 10 16 30
4
3 5 8 15 3 5 8 15
6
7
综合应用
机动
10
4
5
5
合
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计
80
40
36
《工业网络控制系统安装与调试》课程介绍
2、课时分配(专用周)
序号 1 2 3 项目名称 课时 30 24 32
WINCC监控与组态 工业网络控制 工业网络在封口机控制系统中的应用
Internet
企业内部网 (Intranet) 底层控制网
(Infranet)
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1.3 工业网络的结构
属于广域网的层次，采用以 1.3.2按网络的功能结构划分： 太网的技术实现
企业资源计划(ERP)层
(Enterprise Resource Planning)
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1.4.3 西门子工业以太网
1.4.3.2 基本类型
• （1）10Mbit/s工业以太网 应用基带传输技术，基于 IEEE 802.3，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。
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1.4.1 MPI网络通信
MPI是多点通信接口（MultiPoint Interface）的简称。 MPI物理接口符合Profibus RS485（EN 50170）接口标准。 MPI网络的通信速率为19.2kbit/s～12Mbit/s，S7-200只能选 择19.2kbit/s的通信速率，S7-300通常默认设置为 187.5kbit/s，只有能够设置为Profibus接口 的MPI网络才支持12Mbit/s的通信速率。
支持线形、环形、星形等结 构 一般的实用性需求，允许网 络故障时间以秒或分钟计
网络监控必须有专人员使用 专用工具完成
可用性
极高的实用性需求，允许网络故障时间＜ 300ms以避免生产停顿
网络监控成为工厂监控的一部分，网络模 块可以被HMI软件如Win CC监控，故障模 块容易更换
网络监控和维护
Date: 2013-7-25
Date: 2013-7-25
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1.4.1 MPI网络通信
MPI网络示意图
Date: 2013-7-25
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1.4.1 MPI网络通信
MPI网络连接器 为了保证网络通信质量，总线连接器或中继器上都设计 了终端匹配电阻。组建通信网络时，在网络拓扑分支的末端 节点需要接入浪涌匹配电阻。
段合器/链接器
变送器
Date: 2013-7-25
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1.4.2 PROFIBUS现场总线通信技术
PROFIBUS-FMS（现场总线报文规范） PROFIBUS-FMS可用于车间级监控网络，FMS提供大量的通 信服务，用以完成中等级传输速度进行的循环和非循环的通 信服务。 主站