SIMOTION 工业以太网通信入门要点

1．SIMOTION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）。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）

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Sub－D 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62.5μm)，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10μm)，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。

2．SIMOTION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 -> Intel(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）：