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  • 作者：上海卓扉自動(dòng)化科技有限公司 2019-12-19 05:34 1400
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    SIEMENS上海堰歆自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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    1．SIMOTION工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)
    西門子工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通常使用的物理傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線（FC TP）、工業(yè)屏蔽雙絞線（ITP）和光纖。
    1.1 屏蔽雙絞線（Fast Connection Twist Pair）
    FC TP快速連接雙絞線用于將DTE快速連接到工業(yè)以太網(wǎng)上，配合西門子FC TP RJ45接頭使用，連接方式如圖1所示：


    圖1： FC TP電纜與TP RJ45接頭
    將雙絞線按照TP RJ45接頭標(biāo)示的顏色插入連接孔中，快捷、方便地將DTE設(shè)備連接到工業(yè)以太網(wǎng)上。使用FC雙絞線從DTE到交換機(jī)長(zhǎng)通信距離為100米（DTE到DTE）。也可以使用普通RJ45接

    頭，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕跓o干擾情況下長(zhǎng)通信距離為5米。

    RJ－45連接有兩種連接方式，交叉連接（如圖2所示）和直通連接（如圖3所示）。交叉連接用于網(wǎng)卡之間的連接或集線器之間的連接；直通線用于網(wǎng)卡與集線器之間或網(wǎng)卡與交換機(jī)之間的連接。Siemens交換機(jī)由于采用了自適應(yīng)技術(shù)，可以自動(dòng)檢測(cè)線序，故通過交換機(jī)可以選擇任意一種電纜進(jìn)行連接。
    圖3 直通線連接
    SIMOTION 帶有RJ45接頭，建議使用西門子FC TP和FC TP RJ45接頭。
    1.2 工業(yè)屏蔽雙絞線 （Industrial Twisted Pair）
    屏蔽雙絞線如圖4所示，它有白/藍(lán)和白/橙兩對(duì)雙絞屏蔽線。外部包有屏蔽層和絕緣層，用于連接有ITP端口的以太網(wǎng)設(shè)備。通過ITP電纜連接的兩個(gè)設(shè)備的遠(yuǎn)距離為100米。

    圖4 ITP電纜結(jié)構(gòu)圖
    連接ITP電纜的連接頭有兩種，即 9 針或 15 針的Sub－D 接頭，如圖所示5、6

    圖5 Sub－D 9針接頭 圖6 Sub－D 15針接頭
    使用Sub－D 接頭進(jìn)行連接的網(wǎng)絡(luò)連接牢固，不易松動(dòng)。其連線方法及9/15 接頭的轉(zhuǎn)換可以查閱西門子手冊(cè) 。同樣ITP 電纜也會(huì)有交叉連接的情況，可以直接定購(gòu) ITP XP 標(biāo)準(zhǔn)電纜 。
    SIMOTION只有RJ45以太網(wǎng)，通常不使用工業(yè)雙絞線ITP。
    1.3光纖
    按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。
    多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。
    單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求， 即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。
    光纖技術(shù)只允許點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，即一個(gè)發(fā)送裝置只對(duì)應(yīng)一個(gè)接收裝置。因而兩個(gè)站點(diǎn)之間需要有發(fā)送和接收兩根光纖進(jìn)行連接。所有SIMATIC NET 標(biāo)準(zhǔn)的光纜都是兩根光纖。光纖的連接頭有很多種如圖7所示：

    圖7 光纖的連接頭
    其中各種連接頭都有各自的優(yōu)點(diǎn)，例如：ST 連接頭安裝簡(jiǎn)易，比較適合于現(xiàn)場(chǎng)連接，（西門子BFOC接頭就是ST 接頭）；FC 接頭有一個(gè)不固定的套環(huán)，可以提供較好的機(jī)械的隔離；SC 連接頭適合緊密連接，其推拉設(shè)計(jì)可以避免在安裝過程中的光纖平面受損，應(yīng)用比較普遍。在西門子的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，大多光纖鏈路設(shè)備使用BFOC接頭。
    光纖通訊應(yīng)用于工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：
    隔離電氣的站點(diǎn)或網(wǎng)段
    沒有電氣的接地問題
    沒有屏蔽電流
    數(shù)據(jù)傳輸不受外界電磁干擾
    不受雷電的影響
    不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾
    重量輕
    根據(jù)光纖的類型不同，長(zhǎng)距離的通訊依然可以保持高的通訊波特率
    帶有RJ45接頭的SIMOTION 可以直接連接到交換機(jī)的電氣接口上，交換機(jī)之間可以通過光纖連接，增加通信距離和抗干擾性。
    圖7 光纖的連接頭
    其中各種連接頭都有各自的優(yōu)點(diǎn)，例如：ST 連接頭安裝簡(jiǎn)易，比較適合于現(xiàn)場(chǎng)連接，（西門子BFOC接頭就是ST 接頭）；FC 接頭有一個(gè)不固定的套環(huán)，可以提供較好的機(jī)械的隔離；SC 連接頭適合緊密連接，其推拉設(shè)計(jì)可以避免在安裝過程中的光纖平面受損，應(yīng)用比較普遍。在西門子的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，大多光纖鏈路設(shè)備使用BFOC接頭。
    光纖通訊應(yīng)用于工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：
    隔離電氣的站點(diǎn)或網(wǎng)段
    沒有電氣的接地問題
    沒有屏蔽電流
    數(shù)據(jù)傳輸不受外界電磁干擾
    不受雷電的影響
    不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾
    重量輕
    根據(jù)光纖的類型不同，長(zhǎng)距離的通訊依然可以保持高的通訊波特率
    帶有RJ45接頭的SIMOTION 可以直接連接到交換機(jī)的電氣接口上，交換機(jī)之間可以通過光纖連接，增加通信距離和抗干擾性。

    2．SIMOTION工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    通過西門子交換機(jī)組成的以太網(wǎng)有三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：1）總線型；2）星型；3）冗余環(huán)網(wǎng)。圖8所示為SCALANCE 200組成的冗余環(huán)網(wǎng)。

    圖8 冗余環(huán)網(wǎng)示例


    3．配置SIMOTION以太網(wǎng)接口
    3.1在硬件配置中設(shè)定以太網(wǎng)接口
    在SCOUT界面中點(diǎn)擊SIMOTION CPU，右鍵點(diǎn)擊“Open HW configuration”進(jìn)入硬件配置界面，例如D435，X120和X130為以太網(wǎng)接口，雙擊選擇的通信接口，在彈出的界面中定義IP地址和子網(wǎng)掩碼，如圖9所示：

    圖9 設(shè)定通信接口
    注意：
    即使建立兩條以太網(wǎng)，兩個(gè)以太網(wǎng)通信接口不能設(shè)置在相同的網(wǎng)段中或相同的IP地址。
    3.2 在線聯(lián)機(jī)設(shè)定以太網(wǎng)接口
    將編程器連接到SIMOTION 以太網(wǎng)接口上，在控制面板“Setting the PG/PC Interface”接口中將訪問點(diǎn)指向使用的編程網(wǎng)卡例如“S7ONLINE（STEP7）->TCP/IP -> Intel(R) PRO/1000 MT ”。打開SIMATIC Manager，使用菜單命令“PLC”->“Edit Ethernet Nodes”在界面中選擇“Browse”鍵瀏覽網(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn)，如圖10所示：

    圖10 瀏覽網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)
    每一個(gè)接口在硬件的前面板標(biāo)有網(wǎng)卡的MAC地址，選擇站點(diǎn)，在“Edit Ethernet Nodes”界面中設(shè)置IP地址和子網(wǎng)掩碼，點(diǎn)擊“Assign IP Configuration”鍵傳送設(shè)定的命令。如圖11所示：


    圖11設(shè)置站點(diǎn)地址
    IP地址設(shè)置完成后，可以使用以太網(wǎng)接口編程。


    4．編寫通信程序
    通過以太網(wǎng)進(jìn)行站點(diǎn)間的通信有兩種方式：1）UDP；2)TCP。
    4.1 UDP通信方式
    UDP通信協(xié)議不需要在通信前建立連接，在發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)報(bào)文中帶有通信方的IP地址和端口號(hào)。通信函數(shù)存儲(chǔ)于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，在發(fā)送方調(diào)用發(fā)送函數(shù)的示例程序如圖12所示（使用LAD編寫）：

    圖12 UDP發(fā)送程序
    發(fā)送函數(shù)參數(shù)解釋如下：
    SourcePort
    發(fā)送方的端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT，例如2001。
    DestinationAddress
    接收方的IP地址，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個(gè)字節(jié)中輸入接收方的IP地址，例如192、168、0、122，表示IP地址為192.168.0.122。
    DestinationPort
    接收方的端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT，例如2000。
    CommunicationMode
    通信模式，“EnumUdpCommunicationMode”枚舉數(shù)據(jù)類型，有兩種選擇:
    (1)“CLOSE_ON_EXIT”，通信完成后釋放通信資源；
    (2) “DO_NOT_CLOSE_ON_EXIT”， 通信完成后仍占用通信資源。
    DataLength
    發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)類型UDINT，大長(zhǎng)度1400字節(jié)。
    Data
    發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。
    OUT
    發(fā)送函數(shù)狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)類型DINT。
    在數(shù)據(jù)接收方調(diào)用接收函數(shù)的示例程序如圖13所示：

    圖13 UDP接收程序
    接收函數(shù)參數(shù)解釋如下：
    Port
    定義本方的端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型為UINT。定義的端口號(hào)必須與發(fā)送方參數(shù)“DestinationPort”指定的端口號(hào)相同。
    CommunicationMode
    通信模式，與發(fā)送函數(shù)通信模式相同。
    NextCommand
    枚舉數(shù)據(jù)類型，元素中包括“IMMEDIATELY ”、“WHEN_COMMAND_DONE”和“ABORT_CURRENT_COMMAND”。
    “IMMEDIATELY”：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
    “WHEN_COMMAND_DONE”：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。
    “ABORT_CURRENT_COMMAND”：終止當(dāng)前的任務(wù)后執(zhí)行執(zhí)行后續(xù)的命令。
    ReceiveVariable
    數(shù)據(jù)接收區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。
    OUT
    接收函數(shù)信息，包括接收數(shù)據(jù)的源地址和端口、狀態(tài)信息等，數(shù)據(jù)類型為結(jié)構(gòu)體，接收函數(shù)信息參考表1：
    表1：接收函數(shù)信息
    結(jié)構(gòu)
    名稱
    數(shù)據(jù)類型
    函數(shù)調(diào)用信息
    結(jié)果
    DINT
    數(shù)據(jù)源地址
    發(fā)送方IP地址
    ARRAY [0..3] OF USINT
    數(shù)據(jù)源端口
    發(fā)送方端口
    UINT
    接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
    接收到有效字節(jié)數(shù)
    UDINT
    4.2 TCP通信方式
    TCP通信方式在發(fā)送接收數(shù)據(jù)前必須建立通信連接，連接需要在通信雙方編程建立。主動(dòng)連接的一方作為客戶端，被動(dòng)連接的一方作為服務(wù)器。下面以SIMOTION D435與S7-300 CP343-1通信為例介紹TCP通信方式。
    4.2.1在PLC側(cè)建立通信連接
    在STEP7項(xiàng)目下創(chuàng)建S7-300站點(diǎn)，插入以太網(wǎng)通信處理器CP343-1，選擇與SIMOTION在相同的網(wǎng)絡(luò)上。在NETPRO中點(diǎn)擊CPU，在下面的連接表中插入一個(gè)連接如圖14所示：

    圖14 建立TCP連接
    連接的站點(diǎn)選擇“Unspecified”，連接方式選擇“TCP connection”，點(diǎn)擊“Apply”鍵確認(rèn)進(jìn)入連接屬性界面，如圖15所示：


    圖14 配置TCP常規(guī)信息
    在“General Information”欄中，“Block Parameters”參數(shù)顯示CP343-1的地址及連接號(hào)，這兩個(gè)參數(shù)也是PLC調(diào)用發(fā)送和接收通信功能塊賦值參數(shù)?！癆ctive connection establishment”選項(xiàng)決定通信雙方哪一個(gè)是主動(dòng)連接（戶端），哪一個(gè)是被動(dòng)連接（數(shù)據(jù)服務(wù)器）。選擇該選項(xiàng)為主動(dòng)連接，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenServer”與PLC建立連接，如果沒有選擇該選項(xiàng)為被動(dòng)連接，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenClient” 與PLC建立連接。本例中選擇PLC為數(shù)據(jù)服務(wù)器，SIMOTION為戶端。
    點(diǎn)擊“Address”欄配置SIMTION的IP地址及端口號(hào)，如圖15所示

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