工业控制网络.ppt

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1、工 业 通 讯 网 络,主要介绍常见控制网络信息自动化处炼钢科 李大伟,知识点：,1、了解常见的工业通讯方式。 2、了解光纤的原理。 3、掌握RS232C，RS485，RS422之间的区别。 4、了解profibus可以分为哪三种。 5、了解CP模块型号后面带的IT，PN和FO的含义。 6、会在STEP7中添加GSD文件。（重点掌握） 7、了解CP5613和CP5611的区别。 8、掌握MPI和profibus-DP默认传输速率。 9、掌握光纤耦合器（OLM）及中继器的作用。,几种常见的工业通讯方式,1、工业以太网 2、Profibus 3、MPI 4、Profinet 5、S7-200的PP

2、I 6、Modbus 7、串口通讯,我公司常用的总线,一、工业以太网,工业以太网提供符合国际标准 IEEE802.3（以太网）的强有力的单元网络。 以太网技术已成功应用多年，通过交换技术、全双工和自适应技术一起使用，以使客户灵活选择网络所需性能。数据传输速率也可选择，以适配新技术逐步集成的一致性兼容要求。 另外，以太网还可基于因特网技术，提供世界联网的全面灵活解决方案。,工业网络与传统网络的区别,以太网技术规格,可以看出我们平时使用的以太网光纤，其实也属于以太网，只不过是使用了玻璃等材料作为传输介质，而我们平时使用的网线是用双绞线作为传输介质。,光纤原理,光在不同物质中的传播速度不同，因此光从

3、一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。折射光的角度会随入射光角度的变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光便会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同物质对相同波长的光的折射角度是不同的，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同的，现代光纤通信也就是运用光的全反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，同光信号取代传统通信方式的电信号，从而实现信息的传递。,光纤的分类,按照制造光纤所用的材料分类，有石英系光纤，多组分玻璃光纤，塑料包层石英芯光纤，全塑料光纤和氟化物光纤等。 按照光在光纤中的传输模式不同，可分为单模光纤和多模光纤。 多模光纤：中心玻璃芯

4、较粗，可以传输多种模式的光，但因为其模间色散较大，所以传输距离比较短，只有几千米。 单模光纤：中心玻璃芯较细，只能传输一种模式的光，因为其模间色散较小，所以传输距离比较长，适用于远程通讯。,光纤的接头,1、ST 接头 2、FDDI 接头 3、SC 接头 4、FSMA 接头,常见的支持以太网的工业设备,1、工控机的网卡 2、触摸屏 3、西门子S7-200300400的以太网CP 4、施耐德昆腾PLC的NOE 5、某些型号的变频器,西门子S7系列PLC可选用的CP：,注:CP后面的IT或PN含义是什么？IT表示该模块除了支持工业以太网之外，还支持WEB服务器、发送E-MAIL和FTP功能。PN表示

5、支持profinet。,？,应用举例,常用组态以太网的设备,1.网卡： 2.交换机：针对本地网络段中的数据交换 3.路由器：不同网络之间的数据交换，所以路由器有两个IP地址（如下页） 4.耦合器：传输介质的转换，如光纤和双绞线的转换,路由器的IP分配,以太网的传输介质,一般来说，以太网有三种传输介质： 1、同轴电缆 2、光纤 3、双绞线,S7-200的以太网通讯,1、连接好编程电缆并将PLC供电之后，选择CPU的类型或点击“读取PLC”。,S7-200的以太网通讯,2、使用Micro/WIN软件自带的以太网向导，配置CP243-1的属性。CPU右侧第一个模块位置是0，以此类推。或者点击读取模块

6、让软件自动寻找。,S7-200的以太网通讯,3、填写CP243-1的IP地址等参数。第一次组态时还没有对CP243-1分配IP，所以要先用PPI电缆连接到200的编程口进行设置。,S7-200的以太网通讯,4、选择存储区等参数。就可以使用配置好的以太网CP模块了。,组态S7-300的CP,1、组态300站点 2、配置300以太网CP 3、添加网络，IP等，保证CP与工控机的IP设置在同一个网段中,Profinet,PROFINET 由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International PI）推出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

7、一个完整的解决方案，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。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。,优 势,PROFINET 独立于制造商！,全球 PROFIBUS & PROFINET 组织 成员超出 1400 名 可使用 30 多家国际制造商生产的 150 多种 PROFINET 产品,竞争的成本优势,通过独立于制造商的特性 实现高度灵活性,生产支持PROFINET产品的厂家,优 势,PROFINET 获得权威用户的高度认可,通过使用久经考验的 技术实现安全性,获得认可,

8、在生产线中应用PROFINET技术的生产企业中的一部分,Profinet,Profinet支持三种通信模式： 1、TCP/IP标准通信：响应时间大概在100ms量级，对于工厂控制级来说已经足够了。 2、实时通信（RT） ：响应时间大概在510ms左右。 3、等时同步实时通信（IRT）：主要用于运动控制，在100个节点下，响应时间小于1ms，抖动误差小于1s，保证响应的及时性和确定性。,Profinet,Profinet主要有两种应用方式： 1、 Profinet IO：适合用于模块化分布式的应用，与PROFIBUS-DP相似，在PROFIBUS-DP中分为主站和从站，在Profinet IO中

9、有IO控制器和IO设备。 2、 Profinet CBA：适合分布式智能站点之间通信的应用。,S7-200的PPI通信,S7-200CPU可以通过添加响应模块支持PPI、MPI、PROFIBUS和以太网等多种通讯方式。其中最基本的就是PPI，它通过S7-200CPU自身的端口（Port 0和Port 1）即可完成，是S7-200 CPU默认的通信方式。,S7-200的PPI通信,Micro WIN,CPU 224,TD 200,OPC,OP7,典型的S7-200系统的PPI网络,S7-200之间的PPI通信,S7-200之间的PPI通信可以通过使用PROFIBUS网线直接连接在200CPU的端

10、口上，在主站侧的CPU中调用网络读写指令即可。,串行通信,常用的串行通信接口主要有：RS232C、RS485、RS422等。 RS232C：最大通信距离为15米，只能连接单个设备，可以转换为RS485接口。 RS422/485：最大通信距离1200米。其中RS422为全双工模式，只能连接一个设备，RS485是半双工模式，可以连接多个模式。,串行通信,我们平时用笔记本连接变频器进行参数设置或者调试的时候，使用的9针电缆都是按照设备的要求自己焊接的，这样的通信方式都属于串行通信，其接口简称“串口”。,SIEMENS S7300/400编程电缆,SIEMENS S7300/400编程电缆（SIEME

11、NS公司称为MPI适配器，接PC机串口的为6ES7 972-0CA23-0XA0，）的延长线（SIEMENS公司称为编程电缆或者MPI电缆 6ES7）制作：MPI适配器PC侧 PC （9 SUB MALE） （9 SUB FEMALE） 3 （T） 2 （R） 2 （R） 3 （T） 5 （G） 5 （G） 7 （RTS） 8 （CTS） 目前SIEMENS公司生产了接PC机USB口的为6ES7 972-0CB20-0XA0MPI适配器。,SIEMENS S7200编程电缆,二、Profibus,PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，PROFIBUS总线87年由Siemens公司

12、等13家企业和5家研究机构联合开发，99年PROFIBUS成为国际标准IEC 61158的组成部分，2001年批准成为中国的行业标准JB/T 10308.3-2001。PROFIBUS可以分为三种：PROFIBUS FMS （现场总线报文规范） PROFIBUS PA （过程自动化） PROFIBUS DP （分布式外部设备）,简介,1、 PROFIBUS FMS ： FMS意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化 。 2、 PROFIBUS PA：PA型则是用于过程自动化的总线类型 ，可实现总线供电与本质安全防爆。,PROFIBUS DP,1、用于自动化系

13、统与 站和现场总线之间的通讯。 2、响应时间短，抗干扰性强。 3、在世界范围内，已有多于500 家制造厂商能提供种类繁多的带有PROFIBUS-DP 接口的现场设备。 4、根据不同的应用类型，多种传输介质可用于PROFIBUS-DP。,分布式 I/O,PROFIBUS DP,PROFIBUS-DP是一种高速低成本数据传输，用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O（例如ET 200）的通信。主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从轮询方式，以及这两种方式的混合。一个网络中有若干个被动节点（从站），而它的逻辑令牌只含有一个主动令牌（主站），这样的网络为纯主-从系统。,可连接的设备：1、有

14、DP接口的PLC2、CP342-5 CP443-5 EM2773、装有CP5611卡的工控机或 装有CP5511的调试笔记本4、ET2005、有DP通讯板的变频器6、触摸屏,与CP343-5的区别？,思考：CP342-5与CP343-5的区别？,1、CP342-5支持profibus dp,但不支持profibus fms。 2、 CP343-5支持profibus fms,但不支持profibus dp。 3、两者都支持profibus fdl链接方式。,工控机用CP通讯器,CP5613和CP5611的区别： 1、前者有处理器，后者没有。 2、前者可以带更多的负载。,在S7-300中添加CP

15、342-5,1、组态好站点。 2、添加CP342-5，并选择好网络和地址。 3、调用功能块，定义数据交换区并编程。,用342-5连接HMI或OP,如果只是用342-5连接HMI或OP时，那么不需要将操作模式设置为MASTER或SLAVE，只需要设置为NO DP即可。 而且也不需要调用FC1,FC2功能块。,CP342-5出错检查,如果系统上电后，CP开关已经拨到RUN上，但是CP始终处于STOP状态下。那么需要检查：程序、组态是否正确。CP的电源线是否可靠连接。通讯电缆是否正确连接，确认内部未短路。,EM277模块,EM277是S7-200PLC的PROFIBUS-DP扩展模块。 扩展后的20

16、0PLC可以与300、400PLC进行PROFIBUS-DP协议的通讯。 需要注意的是，在组态EM277的时候要将STEP7中EM277的地址与模块上的地址拨码开关相对应。,在STEP7中组态EM277,在STEP7的硬件组态中添加GSD文件。 将新增的EM277添加到组态好的300站点中。 定义EM277的输入输出区，并且输入区对应200中的VB0开始，输出对应200中的输入区之后。 200PLC中不用编写任何程序就可以通讯了。,.,.,. o,.,. 田田田 ,.,. ,PLC和工控机支持的 profibus DP 处理器,？,上页中CP后面的FO表示什么意思呢？ FO(fiber opt

17、ics)表示在该CP模板上集成了光纤接口。这个光纤不是前面所讲以太网光纤，而是使用PROFIBUS-DP协议的光纤。 光纤一般用作组建远程站点，信号线受干扰较大或者冗余系统中。,组态Profibus常用的设备,1、DP接头：将双绞线转换成9针接头 2、中继器repeaters：信号放大 3、光纤耦合器（OLM）：PROFIBUS网线与光纤的转换，两个OLM之间最大距离可达15KM。 4、 ,Profibus DP使用心得,1、安装DP头的时候，要注意是否需要将双绞线的绝缘皮剥掉，根据型号不同，有的是压接式需要剥掉，有的是绝缘穿刺技术不需要剥掉。 压接旋紧式就像我们平时用到的端子排，利用螺钉的旋

18、紧将导线固定。 绝缘穿刺技术是利用金属针头刺破导线绝缘皮，并利用塑料部件压紧导线固定。 优点：针式（刺入）接头不需要将导线裸露在外，所以受到的外界干扰是最小的。而且针式的不需要拧紧工作，所以安装速度也较快。目前我们使用的多数都是针式的接头。,Profibus DP使用心得,2、安装DP头时，注意要将屏蔽层结实可靠的连接到DP头的屏蔽端。 不要破坏DP接头外面的保护层，以保证信号受到的干扰最小。 3、有时终端电阻的开关会拨不到位，将电阻开关重新拨一次也许就能解决问题。,Profibus DP使用心得,4、DP头内的导线屏蔽层铜线，不能接触到DP头内接地金属片以外的电子器件。防止传入外部干扰损坏内

19、部器件。,三、MPI,MPI通信是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通信方式。MPI通信可以使用S7-200300400、操作面板TPOP以及上位机上的MPIPROFIBUS通讯卡，如CP5611等进行数据交换。MPI网络的通信速率为19.2Kbit/s12Mbit/s，通常默认为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。MPI网络最多32个节点，最大通信距离50M。但是可以使用中继器来扩展长度。,MPI,西门子PLC S7-200300400上集成的MPI接口不仅可以用作编程接口，同时也是一个MPI的通信接口，也就是说可以组建MPI网络。 MPI网络节点通常包括PLC、TPOP、PGPC以及中继器等元器件。,MPI,200 cpu,300 cpu,400 cpu,PGPC,OP,典型的MPI网络,MPI,MPI,由于MPI最大通信距离为50M，所以可以考虑使用中继器进行扩展。MPI站点到中继器距离最大为50M，两个中继器之间的最大距离是1000M，最多可以连接10个中继器，所以两个站点之间的最大距离是9100M。,谢 谢,