第7章 PROFINET组网------ 西门子工业通信原理及应用
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）。
工业机器人最常见的工业网络通讯总线ProfiNet！
工业机器人最常见的工业网络通讯总线ProfiNet！由于最近项目过程中，采用的是工业以太网通讯总线，所以在这把自己准备的资料给大家研讨以下。
ProfiNet （工业以太网）•工业以太网是基于 TCP/IP 的工业通讯系统•可按名称分配地址•实现开放式和分配式的自动化•凭借现场总线和以太网实现全面通讯•可实现现场层面直至主控层面的通讯•可实现实时通讯ProfiNet IO 的基础数据交换按主从原理（设备控制器）来进行。
工业以太网输入/ 输出端使用下列类型器材：•管理器：可为编程器或工业用电脑。
•管理器与控制器均可访问所有工艺数据和参数数据。
•控制器：属于设备所有组件的上级控制装置。
（例如：KR C4）•从属装置：属于接受控制器操作和监控的现场设备（例如：输入 / 输出板卡）。
一个从属装置由多个模块和子模块组成。
一个从属装置允许拥有多个控制器（主机）。
ProfiNet IO 变型ProfiNet IO （工业以太网输入 / 输出端）•工业以太网输入 / 输出端使得分散现场装置（输入 / 输出装置，例如：信号处理板卡）可直接接入工业以太网。
•利用实时通讯功能传输业务数据•利用 TCP/IP 进行配置和诊断•输入 / 输出端管理器可服务于 HMI 和诊断功能ProfiNet IO 通讯模式输入 / 输出控制器与输入 / 输出装置之间借助下列信道传输数据。
•通过实时信道传输循环业务数据和警报•通过标准信道的 TCP/IP 及 / 或 UDP/IP 执行参数设置、配置或诊断其他主要数据：•每种工业以太网协议可最多传输 1440 字节的业务数据。
•借助 KR C4 里现有的 ProfiNet-Stack 可操控多达 256 个从属装置。
ProfiNet 实时•实时应用程序通常并非同步运行•应用程序、数据传输和现场装置具有不同的处理周期•周期时间和图像跳动均很不精确。
ProfiNet 实时同步•节拍同步式数据传输•应用程序、数据传输和仪器工作周期保持同步•周期时间 <1ms，图像跳动精度>1ms，图像跳动精度><>•为此需使用特殊型板卡•典型的应用领域是运动控制。
《工业控制网络与通信》第6章 PROFINET工业以太网及应用
➢ OPC-DX定义了不同厂商的设备和不同类型控制系统之间没有严格时间要求的用户 数据的高层交换，例如PROFINET和Ethernet/IP之间的数据交换。
➢ OPC-DX特别适合用于需要集成不同制造商的设备、控制系统和软件的场合。通过
OLE for process control， object linking and
PROFINET CBA
➢ PROFINET CBA，Component Based Automation，基于组件的自动化，经由TCP/IP， 以组件为基础的、模块化的分布式通信网络。
➢ 把大的控制系统分成不同功能、分布式、智能的小控制系统，把典型的控制环节做成标 准组件，使用COM/COM++组件自动化技术生成功能组件，利用IMAP工具软件连接各 个组件组成通信，来进行设备参数赋值、读取诊断数据、建立组态和交换用户数据等。
基于组件的集成
用户可以通过定义一个总线专用的组件接口（用于该总线的数据传输）映像， 来集成多种现场总线系统。这种方法方便了原有各种现场总线与PROFINET 的连接，能够较好地保护用户对现有现场总线系统的投资。
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PROFINET工业以太网及应用
1. PROFINET概述 2. PROFINET通信
➢ 在整个工厂内实现统一的网络构架，实现“E网到底”。
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6.1.2 PROFINET的技术特点
➢ 设备的功能是通过对组件进行特定的编程来完成的，同类设备具有相同 的内置组件，对外提供相同的COM接口，为不同家的设备之间提供了良 好的互换性和互操作性。
➢ 采用标准以太网和TCP/IP协议族，再加上应用层的DCOM来完成节点之 间的通信和网络寻址。
OPC-DX，对多制造商设备组成的系统，使用相同的数据访问方式。
西门子S7-1200和ET200SP的PROFINET通讯技术在门机上的应用
302020.增刊CMTM0 前 言水电站双向门机控制系统的I/O 点基本都集中在电气柜和司机室内，而电气柜一般布置在小车上，司机室一般位于门机的中横梁或下横梁上，如图1所示。
所以在司机室内设置一个分布式的I/O 站与PLC 建立通讯很有必要，这样不但减少了大量的控制电缆，节省了工程投资，而且还提高了系统的可靠性，方便了维护[1]。
马里共和国古伊娜水电站引渠上游双向门机的控制系统由西门子S7-1200可编程控制器和ET200SP 分布式I/O 站以及绝对值编码器、触摸屏等设备组成，如图1所示，位于小车内的PLC （A1～A4模块）作为门机的控制核心，位于司机室内的ET200SP （B1～B5模块）作为S7-1200的远程分布式I/O 站，两者之间通过自带的RJ45接口进行PROFINET 通讯。
PROFINET 由PROFIBUS 国际组织（PROFIBUS Inter national ，PI ）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
该网络比传统的网络系统性能更强，因为它是全球领先的、开放的工业以太网标准，代表着工业通讯中的高灵活性、高效率和高性能。
另外用于检测门机吊钩高度的绝对值编码器和用于状态监视、故障报警的触摸屏也分别通过PROFI NET 网络接入S7-1200和ET200SP 的通讯接口模块中，如图2的A1模块和B1模块。
该项目网络清晰易懂，经现场安装调试，性能高效可靠。
1 ET200SP 介绍1.1 ET200SP 的优越性ET200SP 作为西门子ET200分布式I/O 家族的新成员，是一款面向未来的创新产品，使用简单，设计紧凑，性能卓著。
传统的分布式系统需要单独的电源模块形成负载组，而新的ET200SP 系统中集成了电源模块，无需单独的供电模块。
ET200SP 的基座单元支持热插拔功能，即在运行中也可以更换I/0模块，同时还支持模块的空缺运行。
摘 要： 门式起重机简称门机，它的I/O 点大多集中在司机室内和电气柜内。
工业以太网基础及应用三(PROFINET技术)
工业以太网基础及应用模块三 PROFINET技术任务一 PROFINET 技术概述【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】PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。
作为一个开发的通讯系统，PROFINET基于国际标准（IEEE 802.3，802.3u标准），并且满足特殊的网络部件的工业要求。
未来借助于PROFINET,以太网将能够完成来自运动控制系统，以及网络上现场设备的硬实时要求。
交换机制PROFINET 使用交换以太网作为访问方式。
它由点对点的连接组成。
全部设备都通过点对点连接直接连接其它设备（只连接一个设备）。
交换机允许在两个方向（发送和接收）同时进行通信。
因此，可以提供200 Mbps 的网络性能，相当于快速以太网带宽(100 Mbps) 的2 倍。
通过强制要求PROFINET 采用交换技术，PROFINET 实现了无冲突数据传输。
SIMATIC 交换机利用两种机制满足PROFINET 的实时性要求：“直通”和“存储转发”。
这些交换机制的优点：无需要帧的节点或网络区域不需处理与它们无关的数据。
其带来的空闲网络性能可供其它设备使用。
与传统解决方案不同的是，该解决方案利用交换机制实现了不同网段内部的并行通信，并因而提高了有效带宽。
基于PROFINET的实时通信实时通信实时通信用于将分布式I/O站点连接到控制器，从而利用总线传递传感器和执行器的信号状态。
PROFINET提供两种等级的实时通讯。
西门子PLC网络通讯详解 ppt课件
主
站
和从站的PROFIBUS-DP组态应用。
§7.1 西门子PLC网络
§7.2 MPI网络通信
§7.3 PROFIBUS现场总线通信技术
§7.4 思考与练习
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西门子PLC网络
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§7.2 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。
全局数据表中必须将扫描速率定义为0。可单独使用循环驱动
或
程
序控制方式，也可组合起来使用。
SFC60用来按设定的方式采集并发送全局数据包。
SFC61用来接收发送来的全局数据包并存入设定区域中。
为了保证数据交换的连贯性，在调用SFC60或SFC61之前
所有中断都应被禁止。可以使用SFC39禁止中断，SFC40开
返回上级
➢采用中继器延长网络连接距离
返回上级
§7.2.2 全局数据包通信方式
全局数据（GD）通信方式以MPI分支网为基础而设计的。
在S7中，利用全局数据可以建立分布式PLC间的通讯联系，
不需要在用户程序中编写任何语句。S7程序中的FB、FC、
OB都能用绝对地址或符号地址来访问全局数据。最多可以在
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
PROFINET总线技术基础ppt
三、硬件电路
四、组态过程 ➢ 第一步组态I/O控制器。 ➢ 第二步组态PROFINET IO网络。 ➢ 第三步组态I/O设备。
三、通信通道模型 IT应用 HTTP
SNMP DHCP
PROFINET应用 标准数据 实时数据
TCP/IP RTC1/RTC2/RTC3
Ethernet SRT
IRT
➢ IT的应用协议用于设备的参数化、诊断数据读取。 ➢ 实时SRT用于高性能的数据通信。 ➢ 等时通信IRT用于抖动时间小于1us的等时模式。 ➢ RTC1适合于周期性数据传输，可满足大部分工厂自
组态I/O控制器
双击
组态PROFINET IO网络
更改网络名称
分配IP地址
双击
更名
单击 单击
单击
组态PROFINET IO网络
组态I/O设备
选中
选中后双击 选中并拖 拽到线上
组态I/O设备 单击
更改设 备名称
双击 单击后更 改IP地址
五、程序编写
端口分配
输入装置 SB11 SB12 SB21 SB22
3. 可以通过Internet对企业生产进行远程监控。实现 办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接，实现 企业管控一体化。
4. 抗干扰能力强，适应严酷的工业生产环境。
5. 快速的网络故障定位与诊断。
三、传输介质和连接器 目前采用多芯双绞线作为短距离信息传输，无线作
为中距离信息传输，光纤作为远距离信息传输。
通信速率略低于PROFINET IO。
浅析生产控制中西门子工业网络的应用
176浅析生产控制中西门子工业网络的应用郭杰钊（中山市技师学院，广东 中山 528403）摘 要：工业生产活动随着科技的变革而不断改进。
智能化是如今工业生产方面的重要发展趋势，是新时期工业现代化的体现，而控制网络真是实现工业智能化的一种重要形式。
可以说，控制网络的诞生和普及，标志着自动控制系统的有效突破。
它把IT运用在了工业自动化当中，使工业自动化的信息化真正得到了实现。
本文就专门分析西门子工业网络在生产控制当中的有效运用措施，由多个角度来分析其一些关键性的要素和方案，总结出一些有益的经验出来。
关键词：生产控制；工业自动化；工业智能化；西门子工业网络；应用一、西门子工业网络简介“控制网络”如今让人们早已不感到陌生。
它是由数字控制、网络通信、信息集成及计算机等技术集成而形成的成果，属于工业通信网络的范畴，专供进行实时控制时使用。
它将智能化手段有机运用在传感器与执行器当中，以控制网络实现对数据的交换，让各方面的控制单元、控制细胞都能够运用控制网络来构建起通信联系。
其体系具有很明显的构造性的特征。
虽然如今它对于国人来说似乎还比较复杂，但随着其的普及，今后国内对其的掌握程度必然要提高。
控制网络的运用，使自控系统实现了高度的可靠性，且有效地压缩了成本并便于安装和后期维护，也实现了工业自动化与IT技术的有效结合。
这样，让工业自动化措施有效地实现了信息化，从而提高生产率[1]。
根据国际上制订的相关标准，现场总线的类别一共包括十类，这其中就有两种通信协议：西门子倡导的 PROFIBUS 及PROFINET。
该网络的主要结构包含了多方面的通信协议，它们的种类非常多，一共包括多达7种。
每一种又是各自在多方面有着很明显差别的。
下面我们对以上几种通信协议分别进行简介。
（一）PPI这是专属于S7—200系列而运用的串行通信协议。
它分别被运用在S7—200PLC、上位机及TD200上面。
它属于S7—200基本通信方式，无需对模块进行拓展，只需通过内置RS485串行口就能实现（具体见图1）。
手把手教你如何使用西门子Step7软件组态S7-300 PLC通过PROFINET与ET200S从站通讯
S7-300 PROFINET IO 通讯快速入门1 PROF INE T IO概述PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC 61158）。
使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。
• PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。
• PROFINET基于工业以太网。
• PROFINET采用TCP/IP和IT标准。
• PROFINET是一种实时以太网。
• PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。
通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。
并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。
在使用Step7 进行组态的过程中，这些现场设备（IO device, IO设备）制定由一个中央控制器(IO controller, IO控制器)。
借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。
IO Supervisor（IO 监视设备）用于HM I和诊断。
在PROFINET的结构中，PROFINET IO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。
PROFINET IO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。
所以不管您组态PROFINET IO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观。
2 PROF INE T IO现场设备简介以下SIM A TIC产品用于PROFINET分布式设备：• IM151-3 PN作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
• CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
• IE/PB LINK PN IO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。
西门子工业通信网络指南
第一章概述1.1 自动化控制系统的发展1.2 全集成自动化1.3 SIMATIC NET工业通信网络第二章MPI通信2.1 MPI概述2.2 MPI网络2.3 设置MPI2.3.1 设备MPI参数2.3.2 PC侧的MPI通信卡的类型2.3.3 利用电话网程编程2.4 PLC-PLC之间通过MPI通信2.4.1 全局数据包通信方式只适用于S7300/400之间通信2.4.2 无组态连接通信方式双边编程通讯方式：适用于S7300/400之间通信单边编程通讯方式：适用于S7300/400之间通信2.4.3 组态连接通信方式2.5 S7PLC与HMI产品之间的MPI通信2.5.1 PLC与TP/OP通信2.5.2 S7PLC与监控软件WinCC的MPI通信2.5.3 WinCC和PLC之间的远程通信第三章PROFIBUS通信3.1 PROFIBUS介绍3.1.1 PROFIBUS的协议结构和类型3.1.2 PROFIBUS总线和总线终端器3.2 PROFIBUS总线的拓扑结构3.2.1 PROFIBUS电气接口网络3.2.2 PROFIBUS光纤接口网络3.2.3 其他PROFIBUS接口网络3.3 PROFIBUS总线设置和属性3.4 PROFIBUS的应用3.5 PROFIBUS诊断3.6 PROFIBUS连接从站设备的应用3.7 FDL通信方式3.8 FMS通信方式3.9 PROFIBUS-S7通信第4章工业以太网通信4.1以太网简介4.1.1 以太网的诞生4.1.2 以太网的发展历史4.1.3 以太网技术4.2 工业以太网4.2.1 与传统以太网的比较4.2.2 以太网应用于工业自动化中的关键问题及发展方向4.2.3 以太网为用户带来的利益4.3 西门子工业以太网4.3.1什麽是SIMATIC NET4.3.2 SIMA TIC NET工业以太网4.4 S7-200的以太网解决方案4.4.1 硬件连接4.4.2 硬件需求和软件需求4.4.3 网络组态及参数设置4.5 S7-300/400的以太网解决方案4.5.1 硬件连接4.5.2 硬件需求和软件需求4.5.3 网络组态及参数设置4.6 的以太网解决方案4.6.1 西门子支持的网络协议和服务4.6.2 网络连接4.6.3 硬件需求和软件需求4.6.4 S7通信网络组态及参数设置4.6.5 S5兼容的通信网络组态及参数设置4.7 S5-300/400的工业以太网解决方案4.7.1 IT-CP的属性和服务4.7.2 E-mail功能4.7.3 FTP通信4.7.4 IT-CP的Web Server功能4.8 SIMATIC S5和SIMA TIC S7通过工业以太网SEND/RESEIVE方式进行通信4.9 SIMATIC S5,S7系统间通过工业以太网FETCH/WRITE连接进行通信4.10 WinCC通过Layer 4通道与SIMATIC S5的通信4.11 SIMATIC S5 PLC通过工业以太网Send/Receive接口与SIMATIC Net OPC Server通信第5章网络路由功能5.1 概述5.2 支持网络路由功能的设备5.3 网络路由的编辑功能5.4 组态编辑器的网络路由功能5.5 HMI的网络路由功能5.5.1 OP/TP的网络路由功能5.5.2 组态OP/TP的网络路由功能5.5.3 上位机网络路由功能5.5.4 组态S7 OPC Server 的网络路由功能5.6 网络路由功能小结第6章PROFINET IO 与CBA6.1 什麽是PROFINET6.2 PROFINET的实时性6.3 PROFINET的主要应用6.4 在PROFINET网络中集成现有总线系统6.5 PROFINET IO6.6 PROFINET CBA6.6.1 PROFINET组件6.6.2 SIMA TIC IMAP6.6.3 PROFINET的数据类型6.6.4 PROFINET组件的设备类型6.6.5 PROFINET设备6.6.6 PROFIBUS设备6.6.7 PROFINET组件的生成6.6.8 生成PROFIBUS设备的组件6.6.9 连接各组件的通信接口6.6.10 连接上位监控软件6.6.11 PROFINET设备间的实时通信第7章 ASI通信7.1 ASI概述7.1.1 ASI产生原因7.1.2 ASI总线特点7.2 ASI系统构成7.2.1ASI主站7.2.2 ASI从站7.3 ASI总线拓扑结构7.3.1 ASI总线拓扑类型7.3.2 ASI总线连接方式7.4 ASI传输机制7.4.1 信号调制过程7.4.2 数据解耦7.4.3 访问方式和报文结构7.4.4 传输故障特征7.5 ASI从站编址7.5.1 通过手持编址单元编址7.5.2通过ASI主站编址7.6 ASI主站的操作模式7.7 ASI通信举例7.7.1 S7-200系统的ASI通信7.7.2 S7-300系统主站CP343-2P的ASI通信7.7.3 使用DP/ASI Link 的ASI通信第8章 S7-200 的PPI通信8.1 概述8.2 S7-200的PPI通信举例8.3 S7-200的OPC通信第9章串行通信9.1 串行通信概述9.2 串行通信接口类型9.3 ASCII驱动9.3.1 通信方式的参数化9.3.2 ASCII驱动通信举例9.3.3 ASCII驱动常用方式举例9.3.4 DP/232C LINK ASCII驱动应用9.4 3694(R)协议9.4.1 3694(R)协议报文格式9.4.2 3694(R)通信协议的参数化9.4.3 3694(R)协议通信举例9.5 RK512协议9.5.1 RK512协议报文格式9.5.2 RK512通信协议的参数化9.5.3 RK512协议通信举例9.6 CP441通信处理器的应用9.6.1 ASCII协议与3964(R)协议调用的通信功能块9.6.2 RK512协议调用的通信功能块9.7 MODBUS通信9.7.1 MODBUS通信协议串行接口类型9.7.2 西门子PLC支持MODBUS的通信处理器(CP) 9.7.3 MODBUS通信协议简介9.7.4MODBUS RTU 主站通信协议及参数化9.7.5 MODBUS RTU主站通信举例9.7.6 MODBUS RTU从站通信协议及参数化9.7.7MODBUS RTU 从站通信举例9.8 PLC与驱动装置串行通信（协议）9.8.1 Uss通信功能块9.8.2 驱动装置Uss端口的设置9.8.3 Uss通信举例第10章远程通信10.1 概述10.1.1SINAUT ST7 系统10.1.2 SINAUT ST7系统结构10.1.3 SINAUT ST7系统特点10.2 SINAUT ST7系统组件10.2.1 SINAUT ST7系统硬件10.2.2 SINAUT ST7 系统标准软件包10.2.3 SINAUT ST7cc 系统标准软件包10.3 SINAUT网络拓扑结构10.4 SINAUT 系统硬件设置10.4.1 连接和设置TIM3模块10.4.2 连接和设置TIM4模块10.4.3 MD的设置方法10.4.4 CPU300/400连接TIM的方法10.5 SINAUT站点间通信10.6 上位控制中心与SINAUT远程站间通信10.7 路由编辑功能10.8 GPRS通信缩略语。