SIMOTION 工业以太网通信入门要点
西门子工业网络通信课件精选
第1章绪论❖ 1.1 PLC控制网络的基本特点和通信功能❖ 1.2 数据通信❖ 1.3 工业局域网概述❖ 1.4 S7-300/400 PLC的通信网络概述1.1 PLC控制网络的基本特点和通信功能❖ 1.PLC控制网络的基本特点1）传输介质和链接组件标准化2）传输高可靠性3）良好的系统扩展性4）良好的覆盖面积5）较高的数据传输速率❖ 2.PLC的通信功能1）远程控制2）PLC局域网络系统3）PLC与上位机进行点对点通信1.2 数据通信❖具有一定的编码、格式和位长要求的数字信号成为数据信息。
❖数据通信是将数据信息通过适当的传送线路从一台机器传送到另一台机器。
❖数据通信系统的任务是把地理位置不同的计算机和PLC及其他数字设备连接起来，高效率地完成数据的传送、信息交换和通信处理三项任务。
❖数据通信系统组成传送设备传送控制设备传送协议通信软件1.2.1 数据传输方式的分类❖ 1.串行传输与并行传输1）串行传输数据在一个信道上按位顺序传输的方式。
特点：一或两根传输线远距离传输成本低速度慢2）并行传输数据在多个信道同时传输的方式。
特点：传输速度快传输线多，成本高2.频带传输与基带传输1）频带传输把信号调制到某一频带上的传输方式。
三种调制方式：调幅调频调相2）基带传输数据传输系统对信号不做任何调制，直接传输数据的传输方式。
PLC网络大多采用基带传输。
基带传输方式使整个频带范围都用来传输某一数字信号，常用于半双工通信。
频带传输时，在同一传输线路上可用频带分割的方法将频带划分为几个信道，同时传输多路信号，常用于全双工通信。
3.异步传输和同步传输1）异步传输异步传输也称为起止式传输，它是利用起止法来达到收发同步的。
在异步传输中，被传输的数据编码为一串脉冲，每一个传输的字符都有一个附加的起始位和多个停止位。
字节传输由起始位“0”开始，然后是被编码的字节。
通常低位在前，高位在后，接下来是校验位（可省略），最后是停止位“1”（可以是1位、1.5位或2位，用以表示字符的结束）。
工业以太网-十个你不能不知道的要点
工业以太网-十个你不能不知道的要点一、拓扑结构拓扑是网络中电缆的布置。
众所周知，EIA-485或CAN采用总线型拓扑。
但在工业以太网中，由于普遍使用集线器或交换机，拓扑结构为星型或分散星型。
二、接线工业以太网使用的电缆有屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）、多模或单模光缆。
10Mbps的速率对双绞线没有过高的要求，而在100Mbps速率下，推荐使用五类或超五类线。
光纤链接时需要一对，常用的多模光纤波长为62.5/125μm 或50/125μm。
与多模光纤的内芯相比，单模光纤的内芯很细，只有10μm左右。
通常，10Mbps使用多模光纤，100Mbps下，单模、多模光纤都适用。
三、接头和连接双绞线接头中RJ-45较常见，共两对线，一对用于发送，另一对用于接收。
在媒介相关接口（MDI）的定义中，这四个信号分别标识为RD+，RD-，TD+，TD-。
一条通信链路由DTE（数据终端设备，如工作站）和DCE（数据通讯设备，如中继器或交换机）组成。
集线器端口标识为MDI-X 端口表明DTE和DCE可以使用直通电缆相连。
假如是两个DTE或两个DCE相连？可以采用电缆交叉的方法或直接利用集线器提供的上连端口（电缆不要交叉）。
光纤接头有两种，ST接头用于10Mbps或100Mbps；SC接头专用于100Mbps。
单模纤通常使用SC接头。
DTE与DCE之间的连接只需依照端口的TX、RX标识即可。
四、工业以太网与普通商用以太网产品什么是工业以太网？技术上，它与IEEE802.3兼容，但设计和包装兼顾工业和商业应用的要求。
工业现场的设计者希望采用市场上可以找到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑工业现场的特殊要求。
首先考虑的是高温、潮湿、震动。
第二看是否能方便地安装在工业现场控制柜内。
第三是电源要求。
许多控制柜内提供的电源都是低压交流或直流。
墙装式电源装置有时不能适应。
电磁兼容性（EMC）的要求随工业环境对EMI（工业抗干扰）和ESD （工业抗震）要求的不同而变化。
工业以太网入门教程
工业以太网入门教程[第1讲]——工业以太网联网设备基本知识提供:美国科动控制系统公司作者:科动浏览次数：4716今天的控制系统和工厂自动化系统，以太网的应用几乎已经和PLC一样普及。
但现场工程师们对以太网的了解，大多来自他们对传统商业以太网的认识。
很多控制系统工程的实施甚至是直接让IT部门的技术人员来实施。
但是，IT工程师们对于以太网的了解，往往局限于办公自动化商业以太网的实施经验，可能导致工业以太网在工业控制系统中实施的简单化和商业化，不能真正理解工业以太网在工业现场的意义，也无法真正利用工业以太网内在的特殊功能，常常造成工业以太网现场实施的不彻底，给整个控制系统留下不稳定因素。
那么选择正确的工业以太网要考虑哪些因素？简单的来说，要从以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。
这些都是最基本需要了解的产品选择因素。
如果对工业以太网的网络管理有更高要求，则需要考虑所选择产品的高级功能如：信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。
不同的控制系统对网络的管理功能要求不同，自然对管理型交换机的使用也有不同要求。
控制工程师们应该根据其系统的设计要求，挑选适合自己系统的工业以太网产品。
由于工业环境对工业控制网络可靠性能的超高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。
从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余(RapidRingTM)到主干冗余(TrunkingTM)，都有各自不同的优势和特点，控制工程师们可以根据自己的要求进行选择。
为了更好地帮助大家了解和学习工业以太网冗余技术的特点，让我们首先回顾以下以太网设备的发展过程。
集线器(Hub)相信绝大多数人都熟悉集线器。
很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。
工业以太网入门教程第1讲——工业以太网联网设备基本知
CTRLink产品家族由集线器、交换机、接口转接器、路由器及网络视频产品。
集线器标识中继集线器而交换机表示交换集线器。
接口转接器提供双绞线至光纤电缆的转接。
现代工业以太网网络的接线采用双绞线或光纤的星型或环形拓扑。
如果网络连接的设备超过两个，需要集线器，它有两种基本的形式－集线器和交换机。
中继型集线器是最简单的集线器，它工作在物理层提供了网络扩展的最简单方式并兼容碰撞检测的规则在半双工共享型以太网中加强了内涵。
在不超过碰撞域的地理距离或电缆距离的限制下，最多可级联四个集线器。
中继型集线器工作在10Mbps。
可通过EI系列和EIM迷你型系列实现。
交换集线器实际上定义为网桥，即数据链路层设备。
网桥允许两个或多个以太网网络的链路，碰撞域在每个网络中有了分割。
使用交换机的优点是扩展规则更加简单，理论上允许交换机没有限制地级联。
交换机亦可配置在全双工方式下，消除半双工、共享型以太网网络。
交换型集线器包括EIS系列、EISM迷你型、EISC可配置型、和EISX紧凑型可管理和不可管理型。
连接光纤网络至双绞线网络可通过集线器或交换机实现。
接口转接器的功能类似。
与集线器类似，接口转接器定义为物理层设备。
接口转接器设备包括EIMC迷你型接口转接器。
协议以太网定义了ISO OSI开放系统互联标准模型的物理层和数据链路层。
在这两个层上定义了多个协议，其中以TCP/IP最流行。
即使在TCP之上，针对自动化行业有多个应用层协议，如Ethernet/IP，PROFInet,HSE,MODBUS/TCP,BACnet和一些私有协议。
由于CTRLink产品基于以太网技术，这些产品可在所有协议上工作，包括TCP/IP。
在选用CTRLink时，协议并不是考虑问题。
供电安全和方便起见，CTRLink产品工作在可调整的或不可调整的低压直流或交流电压。
直流电压的范围是10V~36V。
交流电压的范围是8~24 V，47~63Hz。
电源消耗按不同型号而变，但通常为5瓦或低于5瓦。
工业以太网基础及应用一(现场总线技术基础)
工业以太网基础及应用模块一现场总线技术基础任务一现场总线技术认知【学习目标】1、认知现场总线技术。
2、了解现场总线技术的发展历史、优点与发展趋势。
【相关知识】一、简介现场总线（Fieldbus）是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。
由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。
人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。
现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。
可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
二、发展历史1984年美国Intel公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线（BITBUS），它主要是将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机多总线（MULTIBUS）分离，形成了现场总线的最初概念。
第4章 工业以太网网络通信
完备的网络协议栈、广泛硬件平台支持、占用空间小。
3、μC/linux在S3C44BOX目标板上的移植 （1）处理器体系级移植
处理器体系级移植是当待移植处理器的结构不同于任 何已经支持的处理器结构或其分支处理器结构时，根据 μC/linux的标准构造新的处理器结构文件目录和编写源文件。 处理器体系的源文件在arch目录下。处理器结构文件目录主 要包括：kernel内核源代码，mm-内存管理源代码，lib处理 器特定的内部库函数，boot包含压缩内核的代码，也是内核 文件最后编译生成的地方，tools包含自动产生文件的脚本。
图4-8 CS8900A的结构图
4、CP220x
由Silicon Laboratories推出CP220x，是业界体积最 小和性能最高的单芯片以太网络控制器可以提供目前应用最 广泛的局域网络技术。
图4-9 CP2200的结构图
4.2.2 嵌入式以太网通信硬件实现 1、微处理器+以太网控制器+变压器+RJ45
（2）DA和SA分别指目的地址和源地址，也就是通常 所称的MAC（Medium Access Control）地址，6个字 节共48位，它被烧录在网卡里，也叫硬件地址， 0-23 位叫做组织唯一标志符（organizationally unique）， 是识别LAN（局域网）节点的标识。24-47位是由厂家 自己分配。其中第40位是组播地址标志位。
2、程序设计
（1）复位RTL8019AS
（2）初始化RTL8019AS
初始化页0与页1的相关寄存器，页2的寄存器是只读的，不 可以设置，页3的寄存器不是NE2000兼容的，不用设置。 先介绍一个子函数：void page(uchar pagenumber)。
工业以太网基础及应用二(工业以太网基础)
工业以太网基础及应用模块二工业以太网基础任务一 SIMATIC中的通讯架构【学习目标】1、了解工厂通讯架构的层级。
2、了解SIMATIC自动化中各种通讯方式的特点与功能。
【相关知识】一、工厂通讯架构管理级（HMI）：管理级处理与整体运行相关的上层任务（管理功能）。
这些任务包括：过程值存储、优化与分析功能的执行及其报表输出。
收集并处理整个站点所需要的数据。
从管理级也可访问其它站点。
设备数量可以超过 1000。
控制级（PLC）：控制级自主地完成所有的自动化任务和优化任务。
在控制级中，可编程控制器、PC 和用于操作控制与监控的设备彼此互联在一起。
现场级（分布式IO）：现场级是机械系统和可编程控制器之间的桥梁。
现场设备完成测量、信号发送并将单元级的命令转发给机械系统。
大多数情况下只发送少量数据。
通常采用层次化通信方式，即，多个现场设备与一个主站进行通信。
执行器-传感器级：在这个层级，主站与连接至其子网的执行器和传感器进行通信。
这一级的特点：通常只传输少量位数据以保证快速响应。
二、SIMATIC 中的子网工业以太网(IEEE 802.3)：一种区域网络国际标准。
该区域网络是局域网环境中份额高达90% 、排名第一的网络。
采用工业以太网，可以在广泛的区域建立强大的通信网络。
基于全球无线标准（例如，IEEE 802.11a/b/g/n、GSM、GPRS、UMTS (3G)），可以构建适用于工业环境的、可靠的无线网络。
PROFINET (IEC 61158/61784)：该国际标准利用了工业以太网。
该标准用于与现场级进行实时通信。
PROFINET 充分利用了现有的IT标准，使得基于工业以太网的高端运动控制应用、高效的跨制造商工程组态，以及，机器和设备的高可用性成为可能。
得益于其灵活性，即使利用无线连接，PROFINET 也可以提供全新的系统设计选项（例如，可以使用各种拓扑结构和故障安全型应用）。
PROFIBUS (IEC 61158/61784)：用于现场级的国际标准。
工业以太网基础
海得工控
光源
网络体系结构
项目 数据速率 模式 距离 使用寿命 温度敏感性 造价
发光二极管 低 多模 短 长 较小 低
半导体激光 高 多模/单模 长 短 较敏感 高
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海得工控
网络体系结构
光纤的特点
▪高传输率 ▪衰减小 ▪抗干扰能力强 ▪重量轻，容易安装 ▪安全性高
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海得工控
网络体系结构
CSMA/CD
载波侦听/冲突检测
数据准备传送
线路侦听 线路空闲?
等待一段时间 （根据不同的算法）
报头2 报头3 报头4 消息
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网络体系结构
层、协议和服务
分层的目的： 什么是协议？
减少网络设计的复杂性 相同的功能放在一层内
协议是对等层之间数据交换、 数据格式和含义的规则
什么是服务？
海得工控
服务是层向上一层提供的操作 上层只要需要知道操作的存在 不必了解操作的细节
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海得工控
工业以太网络 技术基础
上海海得控制系统股份有限公司
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内容
1. 什么是网络 2. 网络体系结构 3. 工业以太网 4. 网络拓扑结构
海得工控
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什么是网络
什么是网络
海得工控
大量分散但又互连的计算机系统称为网络
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什么是以太网
什么是网络
10Base-5
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网络体系结构
细同轴电缆（细缆）
海得工控
➢最大线缆长度：185米 ➢每段最大工作站数量：30个 ➢接口类型：BNC
SIMOTION 和 S7-1500 的以太网TCP 通信
目录1概述 (3)2配置步骤 (3)1概述在开放的、不同种类的西门子通讯系统内，工业以太网是用于管理和单元级的网络。
从物理结构上说，工业以太网是一个使用双绞线的电气网络，或者是一个使用光纤电缆的光学网络。
在工厂或者设备间可以使用TCP通信进行非实时的数据交换，本文以S7-1500和SIMOTION为例进行TCP通信的介绍和配置的步骤说明。
2配置步骤软件安装过程如表1所示表1.序号说明通信说明如下：SIMOTION S7-1500说明192.168.214.1192.168.214.10各自的IP地址，在同一网段并且不冲突20002200端口号客户机服务器TCP通信时，需要设置一个为客户机一个为服务器10bytes收发10bytes收发数据长度2.首先建立一个SIMOTION的项目：3.插入一个SIMOTION D435:弹出硬件组态界面后保存编译并关闭。
4.导入通信使用的LCOM库（/WW/view/cn/48955385），如下图所示，在LIBRARIES上点击右键，选择Import folders/objects：5.浏览并且导入LCOM库：6.点击右键并且选择接受并且编译7.编写如下程序：INTERFACE//------------- import ---------------------------------------------------------USELIB LCom;//------------- global device variables ----------------------------------------VAR_GLOBALgab8SendBuffer: ARRAY[0..LCOM_SEND_DATA_LENGTH-1] OF BYTE;gab8ReceiveBuffer : ARRAY[0..LCOM_RECEIVED_DATA_LENGTH-1] OF BYTE;FBCom: fbLComMachineCom; //instance of FBEND_VAR//------------- export ---------------------------------------------------------PROGRAM pComBackground;//------------------------------------------------------------------------------END_INTERFACEIMPLEMENTATION//------------------------------------------------------------------------------PROGRAM pComBackgroundVARsComParameter: sLComParameterType; //parameter for FBboFirstCycle: BOOL := TRUE;boEnable: BOOL := TRUE; //run directboCommunicate: BOOL := TRUE; //run directu16SendDataLength : UINT := 10;boConnected: BOOL;boError: BOOL;b32ErrorId: DWORD;boDataReceived: BOOL;boSenderActive: BOOL;boReceiverActive : BOOL;u16ReceivedLength : UINT;END_VARIF boFirstCycle THEN //Initialization in first cycle//connection configurationsComParameter.sCfgConnection.boWithLComProtocol := FALSE;sComParameter.sCfgConnection.boAcceptUnknownPartner := TRUE;sComParameter.sCfgConnection.u16ComService:= 1; //1 = TCPsComParameter.sCfgConnection.boIsTcpClient:= TRUE; //is clientsComParameter.sCfgConnection.u16LocalPort:= 2000;sComParameter.sCfgConnection.au8RemoteAddress[0] := 192;sComParameter.sCfgConnection.au8RemoteAddress[1] := 168;sComParameter.sCfgConnection.au8RemoteAddress[2] := 214;sComParameter.sCfgConnection.au8RemoteAddress[3] := 10 ;sComParameter.sCfgConnection.u16RemotePort:= 2200;sComParameter.sCfgConnection.u16LifeSignCycle:= 300; //ms//sender parametersComParameter.sCfgSender.u8ComMode:= 1; //2: Mode on_changesComParameter.sCfgSender.u16CycleTime:= 1000; //mssComParameter.sCfgSender.u16AckTimeout := 500; //mssComParameter.sCfgSender.u8SlidingWindow := 1;//receiver parametersComParameter.sCfgReceiver.u8ComMode:= 1;sComParameter.sCfgReceiver.u16CycleTime := 1000;sComParameter.sCfgReceiver.u16AckTimeout := 500;sComParameter.sCfgReceiver.u8SlidingWindow := 1;//time synchronization parametersComParameter.sCfgTimeSync.boUseReceivedTimeStamps := FALSE;sComParameter.sCfgTimeSync.u8SendModeTimeSync:= 0;sComParameter.sCfgTimeSync.u16TimeSyncCycleTime := 0;sComParameter.sCfgTimeSync.todTimeSyncAtTime:= TOD#00:00:00.0;//reset after first cycleboFirstCycle := FALSE;ELSE//call communication function blockFBCom(enable:= boEnable,communicate:= boCommunicate,sendDataLength:= u16SendDataLength,sendData:= gab8SendBuffer,receivedData:= gab8ReceiveBuffer,parameter:= sComParameter,connected=> boConnected,dataReceived=> boDataReceived,error=> boError,errorId=> b32ErrorId,senderActive=> boSenderActive,receiverActive=> boReceiverActive,receivedDataLength => u16ReceivedLength);END_IF;END_PROGRAMEND_IMPLEMENTATION8.分配程序到执行组，并且下载程序，运行SIMOTION：9.打开博途软件，创建一个新项目：10.插入一个PLC ，本例使用1516CPU：11.设置IP地址并且创建网络连接如下图所示：12.创建TCP通信连接，选择”Connections”，并且选择TCP connection，需要注意，在建立连接的时候首先鼠标左键点击端口，显示出一条虚线后，再点击回此端口，即可建立连接：创建好的连接如下图所示：13.点击此连接的属性，并且填写连接的信息，如下图所示：14.编写程序如下图所示：使用如下指令:在OB1中编写如下程序：15.关于ID参数的说明，此参数可以在连接的Local ID属性中获取：16.从SIMOTION发送到PLC：PLC的watch table：17.从PLC到SIMOTION：SIMOTION观察到的接收数据：。
工业以太网入门教程第1讲』——工业以太网联网设备基本知
CTRLink工业以太网产品家族包括几个系列的产品，分别归类为集线器、交换机、接口转换器、路由器和视频产品。
现代的工业以太网网络都是以星型方式用双绞线或光纤连接的。
如果网络需要连接两个以上的设备，则需要使用集线器或交换机。
集线器是物理层的设备，提供简单的网络扩展，只要遵循冲突检测和在半双工的共享以太网网络中的增强继承的规则即可。
只要不超过冲突域的距离局限或线缆的局限，我们一次可以使用四个集线器。
集线器在10Mbps速率下工作。
科动有EI系列和EIM 迷你型系列的集线器。
交换机实际被归类为“网桥”，是链路层的产品。
网桥使两个分开的以太网网络连接起来，但却将各自网络的冲突域分隔开来。
使用交换机的好处是扩展的规则非常简单，可以级联，理论上没有数量上的限制。
交换机也可以设置为全双工通讯，排除了半双工共享以太网中所具有的冲突域。
科动的交换机有以下几个系列：EIS 互联型、EISK蝎王型、EIBA BAS 型、EISM 迷你型、EISC 可配置型、EISＸ、EICP 紧固型管理和非管理交换机。
EISB蓝锻精密型也有管理和非管理的分类。
将一个光纤网络连接到双绞线网络可以用集线器或交换机，也可以用接口转换器来连接。
接口转换器是归类于物理层的设备。
科动的接口转换器有：EIMC迷你型接口转换器，宽温型号可选。
通讯协议在ISO公开系统互联参考(OSI)模型里，以太网是定义在物理层和链路层的协议。
在数据链路层上有许多协议，以TCP/IP最为突出，甚至在TCP/IP之上，还有几个专门针对应用层的协议Ethernet/IP，PROFInet，HSE，MODBUS/TCP，iDA，BACnet，以及一些私有的协议。
由于科动的产品是基于以太网的技术，我们的产品和这些协议包括TCP/IP都可以兼容。
我们的CTRLink集线器、交换机或接口转换器在这些协议下都可以正常的工作。
电源从安全和方便的角度考虑，科动的CTRLink产品可以在低压直流或交流的电源下工作。
如何实现WinCC和 SIMOTION的工业以太网通信
如何实现WinCC和SIMOTION的工业以太网通信1 简介在WinCC V7.0 SP2及以前版本中，未提供专用的驱动程序和SIMOTION通信，可以通过SIMATIC NET建立SIMOTION的OPC服务器，WinCC作为OPC客户机和SIMOTION通信，具体实现方法可以参考下载中心文档《SIMOTION与OPC的通讯》。
从WinCC V7.0 SP3开始，提供了专用的SIMOTION驱动程序，可以通过工业以太网（TCP/IP协议）和SIMOTION通信。
SIMOTION驱动程序包含在WinCC基本系统当中，无需单独购买。
WinCC和SIMOTION SCOUT无需集成，即部署WinCC的操作员站和组态SIMOTION的PG/PC无关。
本例中所使用的硬件和软件环境如下：(A) SIMOTIONSIMOTION D410_PN (6AV1 410-0AB00-0AA0, Firmware V4.2)(B) SIMOTION组态PG/PCIPC 547C (6AG4 104-1DR21-3CC5), CP1623 (6GK1 162-3AA0)STEP7 Professional 2010 SR2 (STEP7 V5.5 SP2), SIMOTION SCOUT V4.2 SP1(C) WinCC操作员站DELL OPTIPLEX GX620，Broadcom NetXtreme 57xx Gigabit ControllerWinCC V7.0 SP3 Asia2 组态SIMOTION通过以太网将SIMOTION D410_PN 连接到组态PC。
2.1 创建SIMOTION项目(A) 打开SIMOTION创建新项目，在Accessible nodes中在线浏览设备，以确定设备的型号和版本，如图1所示。
图1(B) 在项目中插入相应的设备，本例中为SIMOTION D410_PN V4.2，如图2所示。
SIMOTION_PROFIBUS-DP通信入门
A&D Service & Support
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图 7：S7-300 作为从站的通信接口设置界面 设置通信接口分别为 16 个字节输入和 16 个字节输出。
设置主站 打开 SCOUT 软件插入 D435，点击 D435 使用右键进入硬件配置界面，点击 X126 选 择与从站相同的 PROFIBUS 网络，设置 SIMOTION 的站地址，本例中作为主站的 SIMOTION 站地址为 4。在硬件选择窗口 PROFIBUS-DP->Configured Stations 中选择 S7300 从站并拖曳到主站网络上如图 8 所示：
A&D Service & Support
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1．PROFIBUS 网络介绍
现场总线 PROFIBUS 可以连接远程 I/O 站、仪表、主站（PLC 站）等设备，通信服务
分为 DP、FDL、S7、FMS、PA（将服务类型进行转换），通信方式分为主－主、主－从通
PROFIBUS 总线的传输输率从 9.6Kbit/s ～12Mbit/s，总线长度与传输输率相关，总
的规律是传输输率越高总线长度越短，越容易受到电磁干扰，基于传输输率的最大段长度参
考表 3：
表 3 PROFIBUS 网络传输速率与距离的关系
波特率（K Bit/s）
9.6~187.5
500
1500
3000~12000
信。PROFIBUS 网络分层参考表 1：
表 1 PROFIBUS 网络层 DP 设备行规
基本功能 扩展功能
FMS 设备行规
PA 设备行规
基本功能 扩展功能
DP 用户接口 直 接数据链路映象程
工业以太网应用五要点
技术交流| 工业以太网应用必须了解的五要点时间：2016-04-15 14:44:04工业以太网与早已被人们熟识的办公和家用以太网不同，工业以太网需要更多专业的知识和实践经验。
如果你正在安装或者使用一种工业以太网，那么关于布线、信号质量、接地回路、交换机和通讯这五点内容必须要了解。
一、布线问题和所有网络一样，电缆的优劣直接影响工业以太网的优劣。
而且除了高电磁干扰（EMI），工业环境中还经常有某种等级的温度、粉尘、湿度以及其他在家庭和办公环境中不常见的影响因素。
所以，如何选择电缆？在办公室内，商业等级的电缆，例如5类电缆，比较适合于10MB的网络，而5e类电缆适合于100MB网络。
根据ANSI/TIA-1005标准所述，6类电缆或者更好的电缆可以用于工业环境中的主机或者设备连接。
6类电缆能够在100米的范围内实现1GB网络，55米范围内实现10GB网络。
6e类电缆可以在100米范围内实现10GB网络。
相比于5类电缆和5e类电缆，6类电缆不易受串扰和外部EMI噪声影响。
工业以太网电缆的设计能够抵御更加严酷的工业环境对电缆的物理侵蚀。
在安装6类电缆时，确保RJ45接口和插座也能够达到6类等级。
最好的使用方法是，短距离布线时，使用预先做好的接插电缆，并在工厂内安装连接器。
长距离布线时使用插座。
二、电缆、屏蔽、接地回路一些应用场合需要做屏蔽，但是如果屏蔽电缆安装不当，那么会适得其反。
当超出保护套管时，屏蔽以太网电缆在EMI环境中的性能更好。
良好的接地是使用屏蔽电缆的关键。
一个接地参考点是关键中的关键。
多个接地连接会形成接地回路，不同接地连接处电势的不同会在电缆中引入噪声。
接地回路会给你的网络带来巨大的破坏，为了解决这个问题，只在电缆的一端使用接地RJ45接口，另一端使用绝缘的RJ45接口以消除接地回路的可能性。
如果以太网电缆与电源电缆交叉布线，那么交叉角度颇有讲究。
将并列的以太网电缆和电源电缆相隔至少8到12英寸，如果电压较高或者并列距离较长，那么这个间隔距离应该更大。
如何实现WinCC和 SIMOTION的工业以太网通信
如何实现WinCC和SIMOTION的工业以太网通信1 简介在WinCC V7.0 SP2及以前版本中, 未提供专用的驱动程序和SIMOTION通信, 可以通过SIMATIC NET建立SIMOTION的OPC服务器, WinCC作为OPC客户机和SIMOTION通信, 具体实现方法可以参考下载中心文档《SIMOTION与OPC的通讯》。
从WinCC V7.0 SP3开始, 提供了专用的SIMOTION驱动程序, 可以通过工业以太网（TCP/IP协议）和SIMOTION通信。
SIMOTION驱动程序包含在WinCC基本系统当中, 无需单独购买。
WinCC和SIMOTION SCOUT无需集成, 即部署WinCC的操作员站和组态SIMOTION的PG/PC无关。
本例中所使用的硬件和软件环境如下:(A) SIMOTIONSIMOTION D410_PN (6AV1 410-0AB00-0AA0, Firmware V4.2)(B) SIMOTION组态PG/PCIPC 547C (6AG4 104-1DR21-3CC5), CP1623 (6GK1 162-3AA0)STEP7 Professional 2010 SR2 (STEP7 V5.5 SP2), SIMOTION SCOUT V4.2 SP1(C) WinCC操作员站DELL OPTIPLEX GX620, Broadcom NetXtreme 57xx Gigabit ControllerWinCC V7.0 SP3 Asia2 组态SIMOTION通过以太网将SIMOTION D410_PN 连接到组态PC。
2.1 创建SIMOTION项目(A) 打开SIMOTION创建新项目, 在Accessible nodes中在线浏览设备, 以确定设备的型号和版本, 如图1所示。
图1(B) 在项目中插入相应的设备, 本例中为SIMOTION D410_PN V4.2, 如图2所示。
工业以太网基础知识 V.1.0.0
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以太网的特性
• 开放的标准
• 广泛的使用在office/IT领域
• 多样化的实用技术
以太网的好处
• 大众化
– Low total cost of ownership
• 整合性
– Web-based, Internet, ERP, CIM
• 应用性
– Switch/Full-duplex / Fiber/ Wireless/ Network Redundant
Comm. lines Relay Power supply lines Relay Power supply lines Comm. lines Rely
+/- 2 KV
+/- 1 KV +/- 1 KV +/- 2 KV, 12Ω, CM +/- 1KV, 2Ω, DM +/- 1 KV, 42Ω, CM +/- 1KV, 42Ω, DM
工业以太网的需求
协助安装或替换故障设备的功能
-
Line-swap fast recovery断线快速恢复 DHCP Server (Set Device IP) Ping diagnosis Link-fault pass through
工业以太网的需求
宽温需求 - 工作温度 - 儲存温度
符合国际标准的产品质量承诺
安规说明
The degree of protection provided by an enclosure is indicated by the NEMA code in the following way:
NEMA, UL, & CSA type rating Approximate IEC/IP classification
美国科动控制系统公司-工业以太网入门
工业以太网入门教程[第1讲]——工业以太网联网设备基本知识提供:美国科动控制系统公司作者:科动浏览次数：1834今天的控制系统和工厂自动化系统，以太网的应用几乎已经和PLC一样普及。
但现场工程师们对以太网的了解，大多来自他们对传统商业以太网的认识。
很多控制系统工程的实施甚至是直接让IT部门的技术人员来实施。
但是，IT工程师们对于以太网的了解，往往局限于办公自动化商业以太网的实施经验，可能导致工业以太网在工业控制系统中实施的简单化和商业化，不能真正理解工业以太网在工业现场的意义，也无法真正利用工业以太网内在的特殊功能，常常造成工业以太网现场实施的不彻底，给整个控制系统留下不稳定因素。
那么选择正确的工业以太网要考虑哪些因素？简单的来说，要从以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。
这些都是最基本需要了解的产品选择因素。
如果对工业以太网的网络管理有更高要求，则需要考虑所选择产品的高级功能如：信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。
不同的控制系统对网络的管理功能要求不同，自然对管理型交换机的使用也有不同要求。
控制工程师们应该根据其系统的设计要求，挑选适合自己系统的工业以太网产品。
由于工业环境对工业控制网络可靠性能的超高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。
从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余(RapidRingTM)到主干冗余(TrunkingTM)，都有各自不同的优势和特点，控制工程师们可以根据自己的要求进行选择。
为了更好地帮助大家了解和学习工业以太网冗余技术的特点，让我们首先回顾以下以太网设备的发展过程。
集线器(Hub)相信绝大多数人都熟悉集线器。
很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。
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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）：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 [0..3] OF USINT，在4个字节中输入接收方的IP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 [0..1399] 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：4.2 TCP通信方式TCP通信方式在发送接收数据前必须建立通信连接，连接需要在通信双方编程建立。
主动连接的一方作为客户端，被动连接的一方作为服务器。
下面以SIMOTION D435与S7-300 CP343-1通信为例介绍TCP通信方式。
4.2.1在PLC侧建立通信连接在STEP7项目下创建S7-300站点，插入以太网通信处理器CP343-1，选择与SIMOTION在相同的网络上。
在NETPRO中点击CPU，在下面的连接表中插入一个连接如图14所示：图14 建立TCP连接连接的站点选择“Unspecified”，连接方式选择“TCP connection”，点击“Apply”键确认进入连接属性界面，如图15所示：图14 配置TCP常规信息在“General Information”栏中，“Block Parameters”参数显示CP343-1的地址及连接号，这两个参数也是PLC调用发送和接收通信功能块赋值参数。
“Active connection establishment”选项决定通信双方哪一个是主动连接（客户端），哪一个是被动连接（数据服务器）。
选择该选项为主动连接，在SIMOTION 侧需要调用函数“_tcpOpenServer”与PLC建立连接，如果没有选择该选项为被动连接，在SIMOTION 侧需要调用函数“_tcpOpenClient” 与PLC建立连接。
本例中选择PLC为数据服务器，SIMOTION为客户端。
点击“Address”栏配置SIMTION的IP地址及端口号，如图15所示：图15 配置通信方IP地址配置完成后将配置选项下载到PLC中。
4.2.2在SIMOTION侧建立通信连接与PLC在NETPRO中创建连接不同，在SIMOTION侧需要调用函数建立连接，通信函数存储于在“Communication”->“Data transfer”目录下，函数调用的示例程序参考图16：图16 SIMOTION侧建立TCP连接（客户端）函数参数解释如下：PortSIMOTION 端口号，数据类型UINT，在NETPRO中定义为2001。
连接函数调用一次，得到连接号后停止调用。
注意：此函数调用需用上升沿信号进行使能。
4.2.3在PLC侧编写通信程序通信连接建立后，在通信双方需要编写通信函数或通信功能块。
在S7-300 PLC侧OB35中（间隔发送）调用发送功能块FC5 AG_SEND(“Libraries”->“Standard Library”->“SIMATIC_NET_CP”->“CP300”，示例程序如下：CALL "AG_SEND"ACT :=TRUEID :=1LADDR :=W#16#100SEND :=P#DB1.DBX 0.0 BYTE 60LEN :=60DONE :=M1.2ERROR :=M1.3STATUS:=MW2通信函数FC5的参数含义：ACT ：为1触发。
ID ：参考本地CPU连接表中的块参数。
LADDR ：参考本地CPU连接表中的块参数。
SEND : 发送区。
最大通信数据为8192字节。
与SIMOTION之间最大4096个字节。
LEN : 实际发送数据长度。
DONE ：每次发送成功，产生一个上升沿。
ERROR ：错误位。
STATUS：通讯状态字。
示例程序中S7-300 PLC发送DB1中前60个字节。
在通信方CPU OB1中调用接受函数FC6 AG_RECV(“Libraries”->“StandardLibrary”->“SIMATIC_NET_CP”->“CP300”，示例程序如下：CALL "AG_RECV"ID :=1LADDR :=W#16#100RECV :=P#DB2.DBX 0.0 BYTE 60NDR :=M10.1ERROR :=M10.2STATUS:=MW12LEN :=MW14通信函数FC6的参数含义：ID ：参考本地CPU连接表中的块参数。