工业以太网基础及应用四(工业以太网在S7中的应用)

工业以太网基础及应用
模块四工业以太网在S7中的应用
任务一 PROFINET拓扑
【学习目标】
1、认识PROFINET网络技术。

2、了解PROFINET网络实现实时与等式实时的技术原理。

【相关知识】
一、PROFINET拓扑简介
STEP 7从V5.4 SP2开始支持网络拓扑组态，可以在拓扑上组态PROFINET IO系统。

通过拓扑组态，可以使用PROFINET 的一些功能，例如“在操作期间更改IO设备”或“设备更换无需存储介质/PG”。

拓扑编辑器具有一系列功能，可用于设置、互连和诊断包括端口在内的所有PROFINET 设备的属性。

PROFINET拓扑需要这样的前提条件，即以下几种协议：
SNMP协议：Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议。

LLDP协议：Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议。

PDEV协议：Physical Device，物理设备
DCP协议：Discovery and Configuration Protocol，发现和组态协议。

如图所示，网络上的每一个节点通过LLDP协议来确定相邻的节点的网络连接信息。

每个网络节点把本地的和相邻设备的拓扑信息存储在MIB数据库中。

可以通过Step 7，通过SNMP协议来读取所以节点的拓扑信息。

SNMP,简单网络管理协议，基于UDP（端口161）用于管理网络。

如上图所示，网络中的节点—网络组件或者终端设备作为“SNMP agent”提供拓扑结构信息，这个结构成为MIB（管理信息数据库）。

网络管理器（Manager）可以通过轮询方式（Polling），或者自陷（Trap）获取MIB信息。

SNMP按照服务器/客户端方式实现网络管理功能。

LLDP，协议是独立于供应商的协议。

如上图所示，通过LLDP，连接的设备能够提供它的身份和属性。

标准基于IEEE802.1AB 与LLDP运行ISO/OSI参考模型的链路层（2层）。

PDEV，即PhysicalDevice，来自PNO标准，描述以太网接口/端口。

现在的PROFINET设备，视图具有PDEV,除了PROFINET接口还具有端口显示。

二、PROFINET拓扑的组态
打开“设备组态”中的“拓扑试图”
用鼠标选中设备的“端口”，然后手动拖拽到另外一个目标“端口”，建立拓扑通道。

保存编译后下载设备组态。

也可以在右边的“拓扑视图”，打开“拓扑概览”视图，直接选定“伙伴端口”。

打开“拓扑比较”视图，在这里可以比较“离线/在线”的拓扑状态，也可以通过“高级比较”实现用户自定义比较功能。

三、练习
（一）、建立实训设备IO控制器与IO设备的PROFINET 拓扑，下载组态后设备没有故障。

（二）、更改离线IO设备的设备名，在没有重新分配设备名的情况下下载组态，观察设备状态。

手动更换网线的接线端口，检查设备状态。

任务二基于工业以太网的S7通讯
【学习目标】
1、认识S7通讯的基本简介。

2、熟练掌握单边连接的操作与设置，并完成练习。

【相关知识】
一、S7通讯简介
工业以太网上的 S7 通信
应用：S7 通信表示通过通信功能块在 SIMATIC S7 站和 PG/PC 之间建立的简单且高效的连接。

S7 连接特征包括：
•所有 S7/M7 设备中都可组态连接类型
•兼容在所有类型的子网上的使用（MPI、PROFIBUS、工业以太网）
•使用 BSEND/BRCV SFB 时：在 SIMATIC S7/M7-400 站之间可以进行安全的数
据传输，例如数据块内容交换（多达 64 KB）
•使用 USEND/URCV SFB 时：快速但非安全的数据传输，与通信伙伴的时域处理
无关；例如，对于状态和维护消息）
•从通信伙伴到 ISO 参考模型第 7 层的数据传输确认。

S7 连接容错型
•与 S7 连接特性相同；仅限于 S7-H CPU 和 SIMATIC PC 站上的 OPC 服务器，
而且不在 MPI 子网上。

•根据网络拓扑结构，容错型的 S7 连接至少支持连接终端之间的两个连接路径
S7 通讯特性
用于不同连接类型的块的S7 通信
S7 连接的类型
使用 S7 连接进行数据交换
二、单边S7连接
单边S7连接
概述：为了使各个通信伙伴能够相互通信，必须组态 S7 连接以在各个通信伙伴中使能SFB。

可以为 MPI、工业以太网和 PROFIBUS 网络组态 S7 连接。

单边 S7 连接
在单边连接上，只能使用单向通信服务。

对于单边通信服务而言，只需在客户机端进行适当的 SFB/FB 调用。

在其它通信伙伴（服务器）上，完全由操作系统执行该服务。

在服务器端，无需用户进行任何编程。

单边 S7 连接总是由客户端在上电时建立。

单边SFB：单边通信服务包括下列 SFB：
•GET，PUT
•STOP，START，RESUME
•STATUS，USTATUS
对于单边通信服务而言，当新的数据传送完成时，不会通知服务器端的用户程序。

（一）、设备组态
在同一“项目”下，添加两个PLC，并将两个PLC组在一个子网下，并满足IP地址网络通讯连接的要求。

现假定是PLC_1与PLC_2单边连接，程序只在PLC_1编辑即可。

分别激活CPU属性的“允许来着远程对象的PUT/GET”通信访问
（二）、GET与PUT程序
打开PLC_1的程序块，在右边的“指令”窗口的“通信”栏中，选择添加“GET”
或“PUT”程序，并分配对应的背景数据块。

点击“开始组态”图标，弹出下面的组态窗口。

GET与PUT程序的程序参数可以组态窗口设置，设置完成后将自动分配到块的接口上。

在“组态窗口”的“连接参数”中，先在“伙伴”选项中选择连接的PLC，相关接口的其他参数将自动分配上，并选择对应的“连接名称”。

输入与输入/输出参数
REQ：控制参数request，在上升沿时激活数据交换功能。

ADDR_1：指向伙伴CPU 上用于写入数据的区域的指针。

指针REMOTE 访问某个数据块时，必须始终指定该数据块。

（GET）RD_1：指向本地 CPU 上用于输入已读数据的区域的指针。

(PUT) SD_1：指向本地 CPU 上包含要发送数据的区域的指针。

输出参数
NDR：0：作业尚未开始或仍在运行。

1：作业已成功完成。

ERROR，STATUS：状态参数ERROR 和STATUS，错误代码：
ERROR=0,STATUS 的值为：
o0000H：既无警告也无错误
o<> 0000H：警告，详细信息请参见STATUS 。

ERROR=1出错。

STA TUS 提供了有关错误类型的详细信息。

三、练习
用网线连接相邻的两个实训平台，按照上述内容，完成单边S7连接，在其中一台实训台编写GET与PUT程序，最后测试数据信息是否一致。

任务三 Web服务
【学习目标】
1、了解Web服务的简介与常规功能。

2、熟练掌握Web服务的相关操作与设置，并完成练习。

【相关知识】
一、Web服务简介
简介：利用 Web 服务器，可以通过因特网或内网对 CPU 进行监控。

据此，可以实现远程评估和远程诊断。

消息和状态信息通过 HTML 页面进行显示。

Web 浏览器：对 CPU 的 HTML 页面进行访问时，需要使用 Web 浏览器。

可以使用的 Web 浏览器有：
•IE 浏览器（V6.0 起）
•Mozilla Firefox 浏览器（V1.5 起）
•Opera 浏览器（V9.0 起）
•Netscape Navigator 浏览器（V8.1 起）
利用 Web 服务器读相关信息
利用 Web 服务器，可以从 CPU 中读出以下信息：
• 开始页面（含 CPU 的一般信息）
• 标识信息
• 诊断缓冲区中的内容
• 消息（无确认选项）
• PROFINET 的相关信息
• 变量状态
• 变量表
在以下页面可以找到与 HTML 页面有关的详细信息和相关解释。

显示语言：从以下五种语言中，可以选择两种语言用来显示消息和诊断信息。

• 德语• 英语• 法语• 西班牙语• 意大利语
利用 Web 服务器，可以从 CPU 中读出以下信息：
A、开始页面（含 CPU 的一般信息）
B、诊断缓冲区中的内容
C、变量表
D、变量状态
E、模块信息
F、消息（消息状态 ALARM_S、ALARM_SQ、ALARM_D、ALARM_DQ），无确认选项。

G、工业以太网的相关信息
H、PROFINET 节点的拓扑
I、定制页面
Web 界面的优点：
A、可以利用标准办公工具软件方便地访问模块的诊断数据
B、具备调试和运行支持功能
C、读 CPU 诊断缓冲区时不需要使用 STEP 7
D、采用智能手机也可以进行相关访问
利用智能手机对 CPU 进行 Web 访问
可以采用智能手机访问 Web 服务器。

此时，可以选择使用紧凑视图。

具体操作如下：
1. 利用智能手机的 WLAN 接口（如果有可用 WLAN 的话）将智能手机通过 PROFINET
接口连接到 CPU 。

2. 打开 Web 浏览器（例如IE浏览器）。

在 Web 浏览器的“地址”(Address)栏中，
以<http://a.b.c.d/basic>的形式。

输入 CPU 的 IP 地址（例如
http://192.168.0.1/basic）。

此时打开 CPU 的开始页面。

利用该开始页面，可以浏览其它更多信息。

二、Web服务的启用
打开设备组态，选择CPU，打开CPU属性—打开“常规”窗口—进入“Web服务器”界面—常规项激活“在此设备的所有模块上激活Web服务器”—默认“自动更新”设置—“用户管理“项添加用户。

在用户栏中，可以设置用户的访问等级，与用户登陆密码，此用户是在浏览器登陆时需要使用的。

打开IE浏览器，输入CPU的IP地址，并登陆用户，即可访问CPU详细信息。

起始页面：在此用户可以查看CPU的基本信息，并且控制CPU启动、停止、LED灯闪烁。

诊断：查看CPU的标识、程序保护、存储器等诊断信息。

诊断缓冲区：显示诊断缓冲区内容
模块信息：显示标识信息，包括站的中央插入式组件是否正常，是否需要维护或是否无法访问组件等。

数据通信：显示通信的相关参数、统计资料、连接资料、连接状态。

变量状态：显示用于监视和修改值的用户程序操作数的状态。

变量表：Web浏览器支持变量表对程序变量的监视与修改，用法与S7一样。

使用前需要在“设备组态”中CPU的“Web服务”，添加监控表，并设置它的访问方式。

在线备份：可以通过Web浏览器的“在线备份”功能备份CPU的程序到硬盘的任意位置，也可以恢复在线备份。

文件浏览器：传送到编程设备硬盘的CSV 格式的数据日志。

数据日志通过用户程序中的数据日志指令创建，并写入了数据。

自固件版本4 起，可以通过该网页访问内部装载存储器和外部装载存储器（存储卡）的文件，例如，访问目录“数据日志”(DataLogs) 和“配方”(Recipes) 的内容。

三、练习
（一）、启用Web服务，创建user1账户，开启“更改操作模式”与“让LED闪烁”的权限。

登录IE浏览器，登录user1用户，完成控制CPU运行、停止、与LED灯闪烁的操作。

（二）、创建user2账户，开启“读取变量”、“写入变量”、“读取变量状态”、“写入变量状态”的权限，并添加项目中的一个变量表，访问等级为“读/写”。

登录IE浏览器，登录user2用户，完成变量与变量表读取与写入的测试。

（三）、创建user3账户，开启“创建PLC备份”与“通过备份文件恢复PLC”的权限。

登录IE浏览器，登录user3用户，完成PLC备份的操作。