西门子工业以太网简介及其组态
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西门子S7300网络组态
网络组态
目的：组态网络，完成各个设备通讯
步骤：1、在硬件组态的基础上，切换到主画面，并点击按钮。
2、系统将弹出网络组态画面，然后点击VIEW\Catalog将元件库打开。
3、将STA TION下面的PG/PC拖入组态画面中，然后双击PG/PC，弹出PG/PC组态画面，然后点开INTERFACES 页。
点击NEW，选择MPI interface,点OK键。
4、然后弹出MPI组态窗口，将MPI地址设置为0，并将SUBNET中的MPI（1）选中，点击确定。
5、点开Assignment页，选中MPI INTERFACE（1）和PC ADAPTER（MPI）；然后点击ASSIGN，再点击‘确定’按钮。
PG/PC组态完成。
6、组态PC STA TION ，将PC –STATION拖入组态画面，将其双击，进入PC-STATION组态画面，
（1），点击确定。
然后点击SA VE AND COMPILE，将组态存盘和编译。
8、点击STA TION\Properties,打开PC STATION 属性画面，点开CONFIGURATION 页。
在中间的框中是PC STA TION 的组态文件的文件夹地址和名称。
我们可以用该文件配置PC机的CP5611网卡。
西门子工业交换机
X 工业以太网交换机
SCALANCE X 适合工业环境的工业以太网交换机 SCALANCE X 工业以太网交换机种类齐全，是交换式工业以太网网络的核心。既 支持 SNMP 和 WEB 诊断，也支持 PROFINET 诊断。提供了工业级设计的高可靠性、 高可用性和维护简便性。
S 安全性
SCALANCE S 保证工业安全 利用安全机制，如认证、数据加密或访问控制，SCALANCE S 可以保护工业网络 和数据系统免受病毒侵袭、操控和未经授权的访问。
适用于工业以太网的网络性能和网络技术
5个网络节点的数据吞吐量
1000 Mbit/s全双工通讯 1000 Mbit/s交换型通讯
100 Mbit/s全双工通讯 100 Mbit/s交换型通讯
200 Mbit/s 100 Mbit/s
100 Mbit/s共享型通讯 10 Mbit/s全双工通讯 10 Mbit/s交换型通讯
工业以太网交换机功能
■ 根据现有接口的数目，交换机可以临时并动态的同时连接 几对子网和节点
■ 通过根据数据终端的以太网 (MAC) 地址，过滤数据业务， 本地数据业务依旧是本地的；交换机只传送到其它子网用 户的数据
■ 与传统一个典型的以太网网络相比，这样一来可以连接更 多的数据终端
■ 阻止错误向有关的子网扩散
持快速生成树协议。
PROFINET 光纤网络采用那些带有 POF/PCF 接头的产品，例如
工业以太网络交换机 SCALANCE X200-4P IRT，ET 200S 分布
■ 通过连接各个冲突域和子网，可使网络得到无限的扩展 ( 但 当超出 150 km 的时候，必需要考虑信号传播的次数 )
■ 现有网络可被简单无副作用的扩展
这种交换技术允许并行通讯，例如，一个网络被分为数个网 段，从而有助于降低网络负载的隔离。这样一来各网段之间 的数据通讯相互独立地进行处理。这就意味着，可以同时传 输多重消息。
SCALANCE X 适合工业环境的工业以太网交换机 SCALANCE X 工业以太网交换机种类齐全，是交换式工业以太网网络的核心。既 支持 SNMP 和 WEB 诊断，也支持 PROFINET 诊断。提供了工业级设计的高可靠性、 高可用性和维护简便性。
S 安全性
SCALANCE S 保证工业安全 利用安全机制，如认证、数据加密或访问控制，SCALANCE S 可以保护工业网络 和数据系统免受病毒侵袭、操控和未经授权的访问。
适用于工业以太网的网络性能和网络技术
5个网络节点的数据吞吐量
1000 Mbit/s全双工通讯 1000 Mbit/s交换型通讯
100 Mbit/s全双工通讯 100 Mbit/s交换型通讯
200 Mbit/s 100 Mbit/s
100 Mbit/s共享型通讯 10 Mbit/s全双工通讯 10 Mbit/s交换型通讯
工业以太网交换机功能
■ 根据现有接口的数目，交换机可以临时并动态的同时连接 几对子网和节点
■ 通过根据数据终端的以太网 (MAC) 地址，过滤数据业务， 本地数据业务依旧是本地的；交换机只传送到其它子网用 户的数据
■ 与传统一个典型的以太网网络相比，这样一来可以连接更 多的数据终端
■ 阻止错误向有关的子网扩散
持快速生成树协议。
PROFINET 光纤网络采用那些带有 POF/PCF 接头的产品，例如
工业以太网络交换机 SCALANCE X200-4P IRT，ET 200S 分布
■ 通过连接各个冲突域和子网，可使网络得到无限的扩展 ( 但 当超出 150 km 的时候，必需要考虑信号传播的次数 )
■ 现有网络可被简单无副作用的扩展
这种交换技术允许并行通讯，例如，一个网络被分为数个网 段，从而有助于降低网络负载的隔离。这样一来各网段之间 的数据通讯相互独立地进行处理。这就意味着，可以同时传 输多重消息。
西门子通信协议
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四、PROFINET 4.1 PROFINET PROFINET 定义
PROFINET 代表 PROcess FIeld NET，是基于工业以 太网的工业自动化开放式创新标准。 使用 PROFINET，可 在生产自动化和运动控制中实施解决方案。
36
四、PROFINET 4.1 PROFINET PROFINET 定义
32
三、以太网工业通信 3.3 ISO/OSI 参考模型中的以太网
工业以太网以参考模型的各个层为基础，其提供若干用 户接口，通过这些接口可使用各种协议的通信服务。
33
三、以太网工业通信 3.3 ISO/OSI 参考模型中的以太网 图 2-6 ISO/OSI 参考模型中的以太网
34
三、以太网工业通信 3.3 ISO/OSI 参考模型中的以太网 图 2-6 ISO/OSI 参考模型中的以太网
在单元级，采集的过程数据会分发给操作员监控的各种 自动化系统或 PC。 此处，通信网络工业以太网和 PROFIBUS 在 SIMATIC NET 中使用。
更高级的管理功能在管理级处理。 在此，将对过程数据 进5行保存、进一步处理或将其用于分析。 对于此类任务，工
一、SIMATIC NET 及协议 1.1 SIMATIC NET 中定义了哪些协议？
25
三、以太网工业通信 3.1 工业以太网
工业以太网主要特征如下： （1）为不同的的应用领域（例如管理和工厂）联网。 （2）设计可靠且抗电磁干扰。 （3） 高传输性能（100 Mbps 和 1 Gbps）。 （4） 支持各种传输介质，例如双绞线或光纤电缆。 （5） 交换型以太网技术使性能可扩展。
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三、以太网工业通信 3.2 交换型以太网
交换型以太网定义：交换型以太网将网络分割成由交换机 链接的各个段。
四、PROFINET 4.1 PROFINET PROFINET 定义
PROFINET 代表 PROcess FIeld NET，是基于工业以 太网的工业自动化开放式创新标准。 使用 PROFINET，可 在生产自动化和运动控制中实施解决方案。
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四、PROFINET 4.1 PROFINET PROFINET 定义
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三、以太网工业通信 3.3 ISO/OSI 参考模型中的以太网
工业以太网以参考模型的各个层为基础，其提供若干用 户接口，通过这些接口可使用各种协议的通信服务。
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三、以太网工业通信 3.3 ISO/OSI 参考模型中的以太网 图 2-6 ISO/OSI 参考模型中的以太网
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三、以太网工业通信 3.3 ISO/OSI 参考模型中的以太网 图 2-6 ISO/OSI 参考模型中的以太网
在单元级，采集的过程数据会分发给操作员监控的各种 自动化系统或 PC。 此处，通信网络工业以太网和 PROFIBUS 在 SIMATIC NET 中使用。
更高级的管理功能在管理级处理。 在此，将对过程数据 进5行保存、进一步处理或将其用于分析。 对于此类任务，工
一、SIMATIC NET 及协议 1.1 SIMATIC NET 中定义了哪些协议？
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三、以太网工业通信 3.1 工业以太网
工业以太网主要特征如下： （1）为不同的的应用领域（例如管理和工厂）联网。 （2）设计可靠且抗电磁干扰。 （3） 高传输性能（100 Mbps 和 1 Gbps）。 （4） 支持各种传输介质，例如双绞线或光纤电缆。 （5） 交换型以太网技术使性能可扩展。
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三、以太网工业通信 3.2 交换型以太网
交换型以太网定义：交换型以太网将网络分割成由交换机 链接的各个段。
西门子以太网通讯步骤
西门子S7-300以太网通讯步骤
1、使用网线连接CP与你的PC，注意，直接连接请使用交
叉线，否则，请通过交换机进行。
在Step7中组态CP343-1模块，设定IP地址，在模块上有地址。
同时，需要新建一条以太网网络。
2、在Set PG/PC Interface中选择你常用的网卡，可以设置
为Auto。
3、然后，回到Simatic Manager中，在PLC菜单下选择编
辑以太网节点（edit Ethernet Node),会出现如下对话框填入IP地址（IP地址设定与Step7硬件组态相同）和MAC
地址，MAC地址可以在模块上找到，如果你不清楚，可以点击可在线访问的节点中看到一个没有IP地址的模块，同时也可以看到该模块的MAC地址。
设定完毕后，选择分配IP组态按钮。
此时，可以通过CP343-1下载程序了，不需要西门子的编程电缆，以后如果要更改IP地址，你可以在Step7硬件组态中更改IP地址重新下载即可。
mac是网卡的物理地址，就好象身份证一个网卡全世界只有一个mac。
IP好像名字，你的别人说话，别人先知道你的名字，名字相同的人很多，但是身份证不一样。
PING通的方法很简单，也很复杂。
在同一局域网内的话，就是保证每个电脑的地址在一个网段内，比如192.168.0.1-192.168.0.254那么就可以PING通。
不在一个网段的话，通过路由指向也是可以PING通的，但是需要设置路由路径，在本机其他机器，或者路由器上。
现在很多电脑都开防火墙，或者防止PING攻击的软件，所以有时候链接正常也PING不通也是很正常的，。
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。
S7_1200_PLC的硬件与硬件组态解析
S7-1200与编程计算机的通信
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1.2 S7-1200 的硬件——集成的PROFINET接口 2/3
S7-1200与精简系列面板的通信
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1.2 S7-1200 的硬件——集成的PROFINET接口 3/3
利用工业以太网交换机CSM 1277 进行多设备的连接
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1.2 S7-1200 的硬件——通信模块 (Communication module) 1/2 有两种通信模块：CM1241 RS232 和CM1241 RS485 CPU 最多支持 3 个通信模块 各 CM 连接在 CPU 的左侧（或连接到另一 CM 的左侧）
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1.3 编程工具STEP 7 Basic——界面总览
工作区
任务卡
设备或网 络概览区 详细视图 巡视区 编辑器栏
40
1.3 编程工具STEP 7 Basic——创建新项目
“项目”“新建”，出现“创建新项目”对话框：
可以使用信号模块给 CPU 增加附加功能。信号模块连接在 CPU 右侧。
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1.2 S7-1200 的硬件——数字量I/O
可以选用 8 点、 16 点和 32 点的数字量输入 / 输出模块，来满足不 同的控制需要。
28
1.2 S7-1200 的硬件——模拟量I/O
在工业控制中，某些输入量(温度、压力、流量、转速等)是模拟 量，某些执行机构(例如电动调节阀和变频器等)要求PLC输出模 拟量信号，而PLC的CPU只能处理数字量。 模拟量I/O模块的任务就是实现A/D和D/A。 模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电压或电流， 例如420mA，15V， 010V，PLC用模拟量输入模块的A/D转 换器将它们转换成数字量。带正负号的电流或电压在A/D转换后 用二进制补码来表示。
工业控制网络与人机界面组态课件 工业以太网技术与应用
（3）安全性 在易爆和可燃场合，工业以太网 还需满足防爆要求，包括隔爆、本质安全两种方 式。
（4）安装方便 适应工业环境的安装要求，如 采用DIN导轨安装。
3.2 工业以太网原理与体系结构
6.2.1 通信模型
工业以太网协议有多种，如HSE、PROFINET、 Ethernet/IP、MODBUS/TCP等，它们在本质上仍基于以太 网技术（IEEE802.3标准)，对应于ISO/ISO通信参考模型， 工业以太网在物理层和数据链路层均采用了IEEE802.3标 准，在网络层和传输层则采用被称为以太网“事实上”标 准TCP/IP协议族（包括UDP、TCP、IP、ARP、ICMP、IGMP 等协议），它们构成了工业以太网的低四层。在高层协议 上，工业以太网协议通常都省略了会话层、表示层，而定 义了应用层。有的工业以太网协议还定义了用户层（如 HSE），由于资料有限，这里仅以Ethernet/IP为主进行介 绍。
EtherNet/IP用TCP协议发送显式报文，用UDP发送隐 式报文。 3）基于连接的数据通信方式 4）数据触发方式的多样性（轮询、状态改变、循环和选通）
CIP的主要特点
◆轮询方式：主节点以点对点方式依次向各个从节点发送 轮询命令报文，轮询命令报文包含轮询命令和输出数据。
◆循环方式：循环方式是每隔一段时间发送一次I/O数据。 ◆选通方式： 位选通方式下主节点发出一个若干字节的广
第三章 工业以太网技术与应用
近几年来，随着互联网技术的普及与推广，以太网得 到了飞速的发展，特别是以太网通信速率的提高、以太网 交换技术的发展，给以太网的非确定性问题的解决带来了 新的契机。
首先，以太网通信速率的一再提高，从10M到100M到 1000M甚至10Gbps，在相同通信量的条件下，通信速率的 提高意味着网络负荷的减轻和碰撞的减少，也就意味着确 定性的提高；
（4）安装方便 适应工业环境的安装要求，如 采用DIN导轨安装。
3.2 工业以太网原理与体系结构
6.2.1 通信模型
工业以太网协议有多种，如HSE、PROFINET、 Ethernet/IP、MODBUS/TCP等，它们在本质上仍基于以太 网技术（IEEE802.3标准)，对应于ISO/ISO通信参考模型， 工业以太网在物理层和数据链路层均采用了IEEE802.3标 准，在网络层和传输层则采用被称为以太网“事实上”标 准TCP/IP协议族（包括UDP、TCP、IP、ARP、ICMP、IGMP 等协议），它们构成了工业以太网的低四层。在高层协议 上，工业以太网协议通常都省略了会话层、表示层，而定 义了应用层。有的工业以太网协议还定义了用户层（如 HSE），由于资料有限，这里仅以Ethernet/IP为主进行介 绍。
EtherNet/IP用TCP协议发送显式报文，用UDP发送隐 式报文。 3）基于连接的数据通信方式 4）数据触发方式的多样性（轮询、状态改变、循环和选通）
CIP的主要特点
◆轮询方式：主节点以点对点方式依次向各个从节点发送 轮询命令报文，轮询命令报文包含轮询命令和输出数据。
◆循环方式：循环方式是每隔一段时间发送一次I/O数据。 ◆选通方式： 位选通方式下主节点发出一个若干字节的广
第三章 工业以太网技术与应用
近几年来，随着互联网技术的普及与推广，以太网得 到了飞速的发展，特别是以太网通信速率的提高、以太网 交换技术的发展，给以太网的非确定性问题的解决带来了 新的契机。
首先，以太网通信速率的一再提高，从10M到100M到 1000M甚至10Gbps，在相同通信量的条件下，通信速率的 提高意味着网络负荷的减轻和碰撞的减少，也就意味着确 定性的提高；
IMAP通讯配置与应用
10.打开SIMATIC iMap软件，在项目库中导入SIMATIC300A和 SIMATIC300B组件。
11.在SIMATIC iMap的plant view中定义接口数据。
12. 在SIMATIC iMap的Network view中，选择SIMATIC300A和 SIMATIC300B的CPU性能，添加各自的IP地址。
13.对SIMATIC iMap网络组态进行编译保存， SIMATIC iMap网 络组态存储在d＼123文件夹中。
14. 分别在SIMATIC300A 和SIMATIC300B的OB1中编写信号接收 和发送程序程序。
15.在SIMATIC Manager软件中将SIMATIC300A和SIMATIC300B项 目分别下载到各自的300PLC 。
16. 在SIMATIC iMap软件中将网络组态下载到两个300PLC。
17. 监控SIMATIC300A和SIMATIC300B程序中的接口信号。
三.IMAP通讯现场应用
现场以92110专机为例，详述Transfr与Station 2-3 4L之 间的交互信号。
存储数据块 DB170 SFC20 DB171 DB500 DB500 SFC20 DB171 Transfr 传送块 通讯数据块 Imap Station 2-3 4L 通讯数据块 传送块 存储数据块 DB170
2.网络组态， SIMATIC300A和SIMATIC300B站网络IP分别设置为 192.168.0.1和192.168.0.2。路由功能激活，设置为 192.168.0.10。
3.将两个300PLC站的通讯能力设置为50。
4将两个300PLC站的CBA通讯功能激活。
5.创建两个300PLC站的PROFINET通讯接口。
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10 Gigabit 以太网——2002年6月发布，是一种速度更快的以太网技术。支持 智能以太网服务，是未来广域网（WAN——Wide Area Network）和城域网 （MAN——Metropolitan Area Network）的宽带解决方案。
工业以太网技术是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但 不同与前者。以太网技术经过多年的发展，特别是它在Internet中广泛应用， 使得它的技术更为成熟，并得到了广大开发商与用户的认同。因此无论从技 术上还是产品价格上，以太网较之其他类型网络技术都具有明显的优势。另 为，随着技术的发展，控制网络与普通计算机网络、Internet的联系更为密切。 控制网络技术需要考虑与计算机网络连接的一致性，需要提高对现场设备通 信能力的要求，这些都是控制网络设备的开发者与制造商把目光转向以太网 技术的重要原因。
工业以太网通讯技术
随着信息技术的不断发展，信息交换技术覆盖了 各行各业。在自动化领域，越来越多的企业需要 建立包含从工厂现场设备层到控制层、管理层等 各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工 业控制网络技术为基础的企业信息化系统。 工业以太网提供了针对制造业控制网络的数据传 输的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了 交换以太网结构，有很高的网络安全性、可操作 性和实效性，最大限度地满足了用户和生产厂商 的需求。工业以太网以其特有的第成本、高实效、 高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制 造业厂商。
工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络 应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：
工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气 体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要 求耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需 要采取防爆措施保证安全生产。
子网（Subnets） 服务（Services）
协议
Industrial Ethernet
PROFIBUS
标准通信
MMS~MAP3.0
FMS
表5-3 标准通信协议
2、S5兼容通信（S5-compatible Communication）
2、对环境的适应性与可靠性的问题
以太网是按办公环境设计的，将它用于工业控制环境，其 环境适应能力、抗干扰能力等是许多从事自动化的专业人 士所特别关心的。在产品的设计时要特别注重材质、元器 件的选择。使产品在强度、温度、湿度、振动、干扰、辐 射等环境参数方面满足工业现场的要求。还要考虑到在工 业环境下的安装要求，例如采用DIN导轨式安装等。像 RJ45一类的连接器，在工业上应用太易损坏，应该采用带 锁紧机构的连接件，使设备具有更好抗振动、抗疲劳能力。
标准通信
DP
GD
表5-2 西门子公司的网络服务
1、标准通信（Standard Communication）
标准通信运行于OSI参考模型第7层的协议，包括表5-3所 示的协议。
MAP（Manufacturing Automation Protocol，制造业自动化 协议）提供MMS服务，主要用于传输结构化的数据。 MMS是一个符合ISO/IES 9506-4的工业以太网通信标准， MAP3.0的版本提供了开放统一的通信标准，可以连接各 个厂商的产品，现在很少应用。
采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要 求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内， 并容易更换。
5.1.3 工业以太网应用于工业自动化中的关键问题
1、通信实时性问题 以太网采用的CSMA/CD的介质访问控制方式，其本质上
是非实时的。平等竞争的介质访问控制方式不能满足工业 自动化领域对通信的实时性要求。因此以太网一直被认为 不适合在底层工业网络中使用。需要有针对这一问题的切 实的解决方案。
在工业数据通信与控制网络中，直接采用以太网作为控制网络的通信 技术只是工业以太网发展的一个方面，现有的许多现场总线控制网络 都提出了与以太网结合，用以太网作为现场总线网络的高速网段，使 控制网络与Internet融为一体的解决方案。
在控制网络中采用以太网技术无疑有助于控制网络与互联网的融合， 使控制网络无需经过网关转换即可直接连至互联网，使测控节点有条 件成为互联网上的一员。在控制器、PLC、测量变送器、执行器、I/O 卡等设备中嵌入以太网通讯接口，嵌入TCP/IP协议嵌入Web Server便可 形成支持以太网、TCP/IP协议和Web服务器的Internet现场节点。在应 用层协议尚未统一的环境下，借助IE等通用的网络浏览器实现对生产 现场的监视与控制，进而实现远程监控，也是人们提出且正在实现的 一个有效的解决方案。
NET连接模块使得工业以太网的连接变得更为方便和灵活。 OLM（光链路模块）有3个ITP接口和两个BFOC接口。
ITP接口可以连接3个终端设备或网段，BFOC接口可以连 接两个光路设备（如OLM等），速度为10Mbit/s。如图5-1 所示。 ELM（电气链路模块）有３个ITP接口和1个AUI接口。通 过AUI接口，可以将网络设备连接至LAN上，速度为 10Mbit/s。
可用性
一般的实用性需求，允许网 络故障时间以秒或分钟 计
极高的实用性需求，允许网络故障时间＜ 300ms以避免生产停顿
网络监控和维护
网络监控必须有专人员使用 专用工具完成
网络监控成为工厂监控的一部分，网络模 块可以ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱHMI软件如Win CC监控，故 障模块容易更换
表5-1 工业网络与传统办公室网络的比较
1、基本类型
（1）10Mbit/s工业以太网 应用基带传输技 术，基于IEEE 802.3，利用CSMA/CD介质 访问方法的单元级、控制级传输网络。传 输速率为10Mbit/s，传输介质为同轴电缆、 屏蔽双绞线或光纤。
（2）100Mbit/s快速以太网 基于以太网技 术，传输速率为100Mbit/s，传输介质为屏 蔽双绞线或光纤。
5.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较
工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表5所示。
办公室网络
工业网络
应用场合
普通办公场合
工业场合、工况恶劣，抗干扰性要求较高
拓扑结构
支持线形、环形、星形等结 构
支持线形、环形、星形等结构，并便于各 种结构的组合和转换，简单的安装， 最大的灵活性和模块性，高扩展能力
5.2.1 西门子支持的网络协议和服务 网络通信需要遵循一定的协议，表5-2列出了西门子公司不
同的网络可以运行的服务。
子网（Subnets）
Industrial Ethernet
PROFIBUS
MPI
PG/OP通信
S7通信
服务（Services） S5兼容通信
S7基本（S7 Basic） 通信
5.1.4 西门子工业以太网
西门子公司在工业以太网领域有着非常丰 富的经验和领先的解决方案。其中SIMATIC NET工业以太网基于经过现场验证的技术， 符合IEEE 802.3标准并提供10Mbit/s以及 100Mbit/s快速以太网技术。经过多年的实 践，SIMATIC NET工业以太网的应用已多 于400000个节点，偏布世界各地，用于严酷 的工业环境，并包括有高强度电磁干扰的 地区。
在西门子工业以太网络中，通常使用的物理传输 介质时屏蔽双绞线（TP——Twisted pair）、工业 屏蔽双绞线（ITP——Industrial Twisted pair）以及 光纤。
（2）网络部件 工业以太网链路模块OLM、ELM 依照IEEE 802.3标准，利用电缆和光纤技术，SIMATIC
3、总线供电 在控制网络中，现场控制设备的位置分散性使得它们对总线有提供工
作电源的要求。现有的许多控制网络技术都可以利用网线对现场设备 供电。工业以太网目前没有对网络节点供电做出规定。一种可能的方 案是利用现有的5类双绞线中另一对空闲线对供电。一般在工业应用环 境下，要求采用直流10~36V低压供电。 4、本质安全 工业以太网如果要用在一些易燃易爆的危险工业场所，就必须考虑本 安防爆问题。这是在总线供电解决之后要进一步解决的问题。
图5-2 OSM ITP62-LD
图5-3 ESM TP80
（3）通信处理器 常用的工业以太网通信处理器（CP——Communicaton Processer，通信
处理单元），包括用在S7 PLC站上的处理器CP243-1系列、CP343-1系 列、CP443-1系列等。 CP243-1是为S7-200系列PLC设计的工业以太网通信处理器，通过 CP243-1模块，用户可以很方便地将S7-200系列PLC通过工业以太网进 行连接，并且支持使用STEP7-Micro/WIN 32软件，通过以太网对S7200进行远程组态、编程和诊断。同时，S7-200也可以同S7-300、S7400系列PLC进行以太网的连接。如图5-4所示。 S7-300系列PLC的以太网通信处理器是CP343-1系列，按照所支持协议 的不同，可以分为CP343-1、CP343-1 ISO、CP343-1 TCP、CP343-1 IT 和CP343-1 PN，如图5-5所示。
5.1 工业以太网简介
5.1.1 以太网技术 以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的核心思想是使用共
享的公共传输信道，这个思想源于夏威夷大学。
在局域网家族中，以太网是指遵循IEEE 802.3标准，可以在光缆和双绞线上传 输的网络。以太网也是当前主要应用的一种局域网（LAN——Local Area Network，局域网）类型。目前的以太网按照传输速率大致分为以下四种：
10Base-T 以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s； 快速以太网——传输速率为100Mbit/s，采用光缆或双绞线作为传输介质，兼
容10Base-T 以太网； Gigabit 以太网——扩展的以太网协议，传输速率为1Gbit/s,采用光缆或双绞线
工业以太网技术是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但 不同与前者。以太网技术经过多年的发展，特别是它在Internet中广泛应用， 使得它的技术更为成熟，并得到了广大开发商与用户的认同。因此无论从技 术上还是产品价格上，以太网较之其他类型网络技术都具有明显的优势。另 为，随着技术的发展，控制网络与普通计算机网络、Internet的联系更为密切。 控制网络技术需要考虑与计算机网络连接的一致性，需要提高对现场设备通 信能力的要求，这些都是控制网络设备的开发者与制造商把目光转向以太网 技术的重要原因。
工业以太网通讯技术
随着信息技术的不断发展，信息交换技术覆盖了 各行各业。在自动化领域，越来越多的企业需要 建立包含从工厂现场设备层到控制层、管理层等 各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工 业控制网络技术为基础的企业信息化系统。 工业以太网提供了针对制造业控制网络的数据传 输的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了 交换以太网结构，有很高的网络安全性、可操作 性和实效性，最大限度地满足了用户和生产厂商 的需求。工业以太网以其特有的第成本、高实效、 高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制 造业厂商。
工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络 应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：
工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气 体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要 求耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需 要采取防爆措施保证安全生产。
子网（Subnets） 服务（Services）
协议
Industrial Ethernet
PROFIBUS
标准通信
MMS~MAP3.0
FMS
表5-3 标准通信协议
2、S5兼容通信（S5-compatible Communication）
2、对环境的适应性与可靠性的问题
以太网是按办公环境设计的，将它用于工业控制环境，其 环境适应能力、抗干扰能力等是许多从事自动化的专业人 士所特别关心的。在产品的设计时要特别注重材质、元器 件的选择。使产品在强度、温度、湿度、振动、干扰、辐 射等环境参数方面满足工业现场的要求。还要考虑到在工 业环境下的安装要求，例如采用DIN导轨式安装等。像 RJ45一类的连接器，在工业上应用太易损坏，应该采用带 锁紧机构的连接件，使设备具有更好抗振动、抗疲劳能力。
标准通信
DP
GD
表5-2 西门子公司的网络服务
1、标准通信（Standard Communication）
标准通信运行于OSI参考模型第7层的协议，包括表5-3所 示的协议。
MAP（Manufacturing Automation Protocol，制造业自动化 协议）提供MMS服务，主要用于传输结构化的数据。 MMS是一个符合ISO/IES 9506-4的工业以太网通信标准， MAP3.0的版本提供了开放统一的通信标准，可以连接各 个厂商的产品，现在很少应用。
采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要 求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内， 并容易更换。
5.1.3 工业以太网应用于工业自动化中的关键问题
1、通信实时性问题 以太网采用的CSMA/CD的介质访问控制方式，其本质上
是非实时的。平等竞争的介质访问控制方式不能满足工业 自动化领域对通信的实时性要求。因此以太网一直被认为 不适合在底层工业网络中使用。需要有针对这一问题的切 实的解决方案。
在工业数据通信与控制网络中，直接采用以太网作为控制网络的通信 技术只是工业以太网发展的一个方面，现有的许多现场总线控制网络 都提出了与以太网结合，用以太网作为现场总线网络的高速网段，使 控制网络与Internet融为一体的解决方案。
在控制网络中采用以太网技术无疑有助于控制网络与互联网的融合， 使控制网络无需经过网关转换即可直接连至互联网，使测控节点有条 件成为互联网上的一员。在控制器、PLC、测量变送器、执行器、I/O 卡等设备中嵌入以太网通讯接口，嵌入TCP/IP协议嵌入Web Server便可 形成支持以太网、TCP/IP协议和Web服务器的Internet现场节点。在应 用层协议尚未统一的环境下，借助IE等通用的网络浏览器实现对生产 现场的监视与控制，进而实现远程监控，也是人们提出且正在实现的 一个有效的解决方案。
NET连接模块使得工业以太网的连接变得更为方便和灵活。 OLM（光链路模块）有3个ITP接口和两个BFOC接口。
ITP接口可以连接3个终端设备或网段，BFOC接口可以连 接两个光路设备（如OLM等），速度为10Mbit/s。如图5-1 所示。 ELM（电气链路模块）有３个ITP接口和1个AUI接口。通 过AUI接口，可以将网络设备连接至LAN上，速度为 10Mbit/s。
可用性
一般的实用性需求，允许网 络故障时间以秒或分钟 计
极高的实用性需求，允许网络故障时间＜ 300ms以避免生产停顿
网络监控和维护
网络监控必须有专人员使用 专用工具完成
网络监控成为工厂监控的一部分，网络模 块可以ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱHMI软件如Win CC监控，故 障模块容易更换
表5-1 工业网络与传统办公室网络的比较
1、基本类型
（1）10Mbit/s工业以太网 应用基带传输技 术，基于IEEE 802.3，利用CSMA/CD介质 访问方法的单元级、控制级传输网络。传 输速率为10Mbit/s，传输介质为同轴电缆、 屏蔽双绞线或光纤。
（2）100Mbit/s快速以太网 基于以太网技 术，传输速率为100Mbit/s，传输介质为屏 蔽双绞线或光纤。
5.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较
工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表5所示。
办公室网络
工业网络
应用场合
普通办公场合
工业场合、工况恶劣，抗干扰性要求较高
拓扑结构
支持线形、环形、星形等结 构
支持线形、环形、星形等结构，并便于各 种结构的组合和转换，简单的安装， 最大的灵活性和模块性，高扩展能力
5.2.1 西门子支持的网络协议和服务 网络通信需要遵循一定的协议，表5-2列出了西门子公司不
同的网络可以运行的服务。
子网（Subnets）
Industrial Ethernet
PROFIBUS
MPI
PG/OP通信
S7通信
服务（Services） S5兼容通信
S7基本（S7 Basic） 通信
5.1.4 西门子工业以太网
西门子公司在工业以太网领域有着非常丰 富的经验和领先的解决方案。其中SIMATIC NET工业以太网基于经过现场验证的技术， 符合IEEE 802.3标准并提供10Mbit/s以及 100Mbit/s快速以太网技术。经过多年的实 践，SIMATIC NET工业以太网的应用已多 于400000个节点，偏布世界各地，用于严酷 的工业环境，并包括有高强度电磁干扰的 地区。
在西门子工业以太网络中，通常使用的物理传输 介质时屏蔽双绞线（TP——Twisted pair）、工业 屏蔽双绞线（ITP——Industrial Twisted pair）以及 光纤。
（2）网络部件 工业以太网链路模块OLM、ELM 依照IEEE 802.3标准，利用电缆和光纤技术，SIMATIC
3、总线供电 在控制网络中，现场控制设备的位置分散性使得它们对总线有提供工
作电源的要求。现有的许多控制网络技术都可以利用网线对现场设备 供电。工业以太网目前没有对网络节点供电做出规定。一种可能的方 案是利用现有的5类双绞线中另一对空闲线对供电。一般在工业应用环 境下，要求采用直流10~36V低压供电。 4、本质安全 工业以太网如果要用在一些易燃易爆的危险工业场所，就必须考虑本 安防爆问题。这是在总线供电解决之后要进一步解决的问题。
图5-2 OSM ITP62-LD
图5-3 ESM TP80
（3）通信处理器 常用的工业以太网通信处理器（CP——Communicaton Processer，通信
处理单元），包括用在S7 PLC站上的处理器CP243-1系列、CP343-1系 列、CP443-1系列等。 CP243-1是为S7-200系列PLC设计的工业以太网通信处理器，通过 CP243-1模块，用户可以很方便地将S7-200系列PLC通过工业以太网进 行连接，并且支持使用STEP7-Micro/WIN 32软件，通过以太网对S7200进行远程组态、编程和诊断。同时，S7-200也可以同S7-300、S7400系列PLC进行以太网的连接。如图5-4所示。 S7-300系列PLC的以太网通信处理器是CP343-1系列，按照所支持协议 的不同，可以分为CP343-1、CP343-1 ISO、CP343-1 TCP、CP343-1 IT 和CP343-1 PN，如图5-5所示。
5.1 工业以太网简介
5.1.1 以太网技术 以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的核心思想是使用共
享的公共传输信道，这个思想源于夏威夷大学。
在局域网家族中，以太网是指遵循IEEE 802.3标准，可以在光缆和双绞线上传 输的网络。以太网也是当前主要应用的一种局域网（LAN——Local Area Network，局域网）类型。目前的以太网按照传输速率大致分为以下四种：
10Base-T 以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s； 快速以太网——传输速率为100Mbit/s，采用光缆或双绞线作为传输介质，兼
容10Base-T 以太网； Gigabit 以太网——扩展的以太网协议，传输速率为1Gbit/s,采用光缆或双绞线