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通 讯

通 讯. 第一讲 通讯基础. 工业网络的金字塔体系结构. 自动化金字塔. 管理级. 工作站， PC. 单元级. PLC ， PC. PLC ， PC ， 驱动器，阀. 现场级. 执行器 - 传感器级. 执行器 传感器. SIMATIC 的网络. OPs. PCs, OS. PGs. MPI network. Industrial Ethernet. PROFIBUS. Point-to-Point. 单元层. - SINUMERIK, RCM -TI 505 -Other PLC. S7-300. S7-400.

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Presentation Transcript

  1. 通 讯 第一讲 通讯基础 1

  2. 工业网络的金字塔体系结构 自动化金字塔 管理级 工作站，PC 单元级 PLC，PC PLC，PC， 驱动器，阀 现场级 执行器-传感器级 执行器 传感器 2

  3. SIMATIC的网络 OPs PCs, OS PGs MPI network Industrial Ethernet PROFIBUS Point-to-Point 单元层 -SINUMERIK, RCM-TI 505-Other PLC S7-300 S7-400 M7-400 SIMATIC S5 PROFIBUS-DP 现场层 DP/AS-I link ET 200C ET 200B/L ASI (Actuator Sensor Interface) AS-I层 AS-I submodules AS-I power supply Field device with AS-I ASIC Sensors and Actuators 3

  4. 西门子工业网络 管理级 工业以太网 单元级 PROFIBUS/MPI 现场级 AS-I接口 执行器传感器级 4

  5. 1通讯基本介绍 • 1.1 基本术语 • 通讯/Communication 通讯包括两个不同类型通讯伙伴/partners 间的数据传送，控制通讯伙伴、查询通讯伙伴的状态。通讯可通过不同的路径实现，例如：CPU的集成通讯口、单独的通讯处理器CP、背板总线。 5

  6. 子网中的通讯伙伴 完成通讯功能（数据交换）的模块 6

  7. 站 • 能作为一个单元被连接到一个或多个子网的完整的设备（如PLC,编程设备，操作员面板/系统，PC,其它制造商设备） 7

  8. 子网 • 所有需要建立数据通讯路径的物理组件的综合和需要数据交换通讯程序。 连接到一个子网的站之间的互连不能穿越网关。子网的物理入口（MPI,PROFIBUS,Industrial Ethernet)也被设计为一个传输媒介。每一个子网均有一个唯一的子网ID。 8

  9. 网络 • 网络包含一个或多个互连的相似或不相似的子网。它包括所有能同其它站通讯的站。 9

  10. 例如 10

  11. 链接LINK • 链接是用于一个通讯伙伴到另一个通讯伙伴要执行某一特定通讯服务的逻辑分配（通过组态）。该链接直接被分配给一个通讯服务。 • 链接有两个末节点，它包含要寻址的通讯伙伴的信息和更多的属性用于建立链接。该通讯功能仅针对链接参考目的的本地末节点。 11

  12. 网关 • 网关是连接两个或更多有通讯能力子网的设备。网关能连接物理相似或不相似的子网（如Ethernet 和PROFIBUS）。基于此种原因，要连到更多子网的站就需要网关。 • 编程设备能穿越子网的边界来用于到达S7-站（如S7-300)，这就表明，用户程序或硬件组态不需要直接连到通讯部件的子网就能进行。 • 从任何网络所给出的点，编程设备就能通过网关建立同所有站的在线连接。 12

  13. 例如： 注：网关结合了路由功能，因此就需要必要的硬件 13

  14. 通讯部件 • 具有完成通讯能力的模板，例如交换数据。通讯部件如：CPU、FM等。 14

  15. 路由/ROUTING • 网关需要穿越一个子网到另一子网的信息。该信息存储于包含到通讯伙伴路径的表格中。在通讯的说法中，该表就是路由表，该机制本身就叫路由。 • 有静态路由和动态路由之分。 15

  16. 通讯功能Communication Functions • 由软件接口利用通讯服务所提供的功能。 • 通讯功能能够在具有不同性能数据的通讯伙伴间传送数据，控制通讯部件（如使其切换到STOP状态）或查询它的当前操作状态。 16

  17. 通讯服务和软件接口Communication Services and Software Interfaces • 该术语描述了使用定义的性能数据特点的通讯功能，如要传送的数据，被控制的设备，被监控的设备和被装入的程序。通讯服务（从现在就简称服务）在数据终端里通过软件接口被提供。通讯服务可以根据ISO参考模型就其性能进行分类。 • 软件接口不需要提供一个服务的所有通讯功能。通讯服务能在各自的数据终端（如PLC,PC)使用不同的软件接口被提供。 17

  18. 协议PROTOCOL • 指执行特定通讯服务的两个数据终端间的特定位的排列。该协议定义在实际电缆和指标上的数据通讯的内容的结构。例如，操作模式，建立链接的程序，数据后备和传输速率。 18

  19. 数据的一致性Data Consistency • 通讯被中断时产生数据的不一致性 • 一致性范围4-64字节 19

  20. 1.2网络拓扑Network Topology 20

  21. 线型（总线型）line 注：总线访问技术是重要的 21

  22. 环型ring 优点：每一个均可作为中继器，可以到达大的范围 缺点：一个点的故障相比LINE结构会导致更多的问题 22

  23. 星型STAR 23

  24. 树型TREE 24

  25. 1.3网络的分类 • 概述 • LAN(Local Area Network) < 5km • MAN(Metropolitan Area Network) < 25km • WAN(Wide Area Network) > 25km 25

  26. 传输介质 • 2芯，非互绞，非屏蔽（如AS-接口总线） • 2芯，互绞 ， 非屏蔽 • 2芯，互绞， 屏蔽（如PROFIBUS) • 同轴电缆coaxial cable(如Industrial Ethernet—10M) • 双绞线，屏蔽（IE---100M） • 光纤电缆fiber-optic cable(PROFIBUS/Industrial Ethernet) • 无线的wireless（如红外线和射频） 26

  27. 1.4访问技术 概述 访问技术：1、集中的 2、分布的 （1）、确定性的 （2）、随机的 27

  28. 图示 28

  29. 主站/从站MASTER/SLAVE ---集中式的 注：主站轮询地向从站读写数据，从站间不能通讯，用于PROFIBUS DP 网络。 29

  30. 令牌环TOKEN RING ---固定式的、集中式的 • 多主站间令牌的传递允许 30

  31. CSMA/CD随机地访问技术carrier sense multiple access with collision detection, standardized in IEEE 802.3 31

  32. 链接类型LINK TYPE 32

  33. 链接/LINK • 链接就是一个通讯部件与另一通讯伙伴进行通讯服务的逻辑分配。该链接直接分配给一个通讯服务。 • 每个链接均有两个末点（CPU或CP），它们均包含建立链接所需要的通讯部件地址的相关信息。 • 链接为模块上的通讯用的末点予留链接资源。它影响用于链接的信号数量。 33

  34. 链接的内容 34

  35. 链接示意图 35

  36. 带有集成的MPI口的CPU或带有PROFIBUS或Industrial Ethernet接口的CP链接资源示意图 36

  37. 1.7 ISO参考模型International StandardizationOrganization (ISO) 应用层 表达层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层 37

  38. 2、通讯服务 38

  39. 服务和子网 39

  40. S5兼容通讯 40

  41. 标准通讯 41

  42. PROFIBUS服务 现场级带有分布式外设间 的高速数据交换 具有针对应用协议的 伴有大量通讯的环境下 的数据交换 根据IEC 1158-2的 本质安全的数据传输 42

  43. MPI 43

  44. MPI举例访问技术：令牌总线 44

  45. 特点 45

  46. 技术数据 46

  47. PROFIBUS1、逻辑令牌环 47

  48. 主从式 48

  49. PROFIBUS 举例 49

  50. PROFIBUS DP 举例 50

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