現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程第2版

1、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程（第2版）,王永華 A.Verwer(英) 編著,第1章　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述第2章　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識(shí)第3章　PROFIBUS基礎(chǔ)及安裝技術(shù)第4章　PROFIBUS通信技術(shù)及DP-V0/V1第5章　PROFINET基礎(chǔ)及安裝技術(shù)第6章　PROFINET技術(shù)第7章　AS-i技術(shù)及應(yīng)用第8章　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用綜合舉例第9章　標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制編程語言IEC61131-3,第5章　PROFINET基礎(chǔ)及安裝

2、技術(shù),5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.35.2　因特網(wǎng)與TCP/IP5.3　工業(yè)以太網(wǎng)和實(shí)時(shí)以太網(wǎng)5.4　PROFINET基礎(chǔ)5.5　PROFINET安裝技術(shù)5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,5.1.1　以太網(wǎng)的產(chǎn)生5.1.2　以太網(wǎng)的物理層1. 10Mbit/s和100Mbit/s以太網(wǎng),圖5-1　IEEE 802.3局域網(wǎng)命名舉例,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,

3、表5-1　IEEE 802.3u快速以太網(wǎng)規(guī)范概要,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,表5-1　IEEE 802.3u快速以太網(wǎng)規(guī)范概要,2. 4B/5B、NRZI和MLT-3編碼(1)相關(guān)編碼技術(shù),5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,(2)4B/5B編碼1)每個(gè)5比特碼組中不含多于3個(gè)“0”；2)或者每個(gè)5比特碼組中包含不少于2個(gè)“1”。,表5-2　4B/5B編碼映射表,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,(3)NRZI

4、編碼(Non-Return-to-Zero,圖5-2　NRZI、MLT-3等編碼舉例,(4)MLT-3編碼(Multi-Level-31)如果下一個(gè)輸入為“0”，則電平保持不變；2)如果下一個(gè)輸入為“1”，則電平產(chǎn)生跳變，此時(shí)又分兩種情況：① 如果前一輸出為“+1”或“-1”，則下一個(gè)輸出為“0”；,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,② 如果前一輸出為“0”，則下一個(gè)輸出的信號(hào)極性和最近的一個(gè)非“0”相反。5.1.3　以太網(wǎng)

5、的數(shù)據(jù)鏈路層1.全雙工以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方式2.以太網(wǎng)幀格式1)1980年　DIX制定了Ethernet I的標(biāo)準(zhǔn)。2)1982年　DIX又制定了Ehternet II的標(biāo)準(zhǔn)(即ARPA標(biāo)準(zhǔn))，取代了Ethernet I的標(biāo)準(zhǔn)。3)1982年　IEEE開始制定Ethernet的國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3。4)1985年　IEEE公布了Ethernet 802.3的SAP版本以太網(wǎng)幀格式。5)1985年　隨后，IEEE又公

6、布了Ethernet 802.3的SNAP(Sub Network Access Protocol)版本以太網(wǎng)幀格式。,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,圖5-3　以太網(wǎng)MAC幀格式,1)前導(dǎo)碼　7字節(jié)，表示數(shù)據(jù)流的開始，每個(gè)字節(jié)都是“1”和“0”的交替代碼10101010。,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,2)幀前定界符(Start Frame Delimiter，SFD)　1個(gè)字節(jié)，用來指示數(shù)據(jù)幀的開始，該字節(jié)編碼形式為1

7、0101011。3)目標(biāo)地址和源地址　接收方和發(fā)送方的MAC地址，分別為6個(gè)字節(jié)。4)類型/長度　2個(gè)字節(jié)。5)數(shù)據(jù)域　長度為0~1500個(gè)字節(jié)，但為了檢測(cè)碰撞的需要，如果數(shù)據(jù)區(qū)的長度小于46個(gè)字節(jié)，則自動(dòng)在后面增加填充段(padding)(使用字符0)補(bǔ)齊。6)CRC碼　4字節(jié)。3.數(shù)據(jù)優(yōu)先權(quán)和服務(wù)質(zhì)量(1)虛擬局域網(wǎng)(2)幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn),5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,(3)VLAN幀,圖5-?4　帶有IEEE 802

8、.1Q頭的IEEE 802.3幀格式,1)TPI　Tag Protocol Identifier，標(biāo)簽協(xié)議標(biāo)識(shí)符。2)P　Priority，表示報(bào)文的802.1P優(yōu)先級(jí)，長度為3bit，用以設(shè)定以太網(wǎng)幀的優(yōu)先權(quán)級(jí)別。3)CFI　Canonical Format Indicator，標(biāo)準(zhǔn)格式指示位。4)VI　VLAN ID，標(biāo)識(shí)該報(bào)文所屬VLAN的編號(hào)，用以惟一標(biāo)示該幀屬于哪一個(gè)VLAN。,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,4.

9、 MAC地址,圖5-5　以太網(wǎng)地址,1)00-0E-􀰊8C，SIEMENS；2)00-30-DE，WAGO；3)00-0A-4)00-0E-CF，PI；5)00-00-0C，Cisco。1)FF-FF-FF-FF-FF-FF，廣播地址；2)01-EF-CF-00-00-00，PI設(shè)備的多播地址；,5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,3)01-􀰊80-C2-00-00-0E，LLDP的多播

10、地址。5.1.4　用于以太網(wǎng)的幾個(gè)功能1.自動(dòng)協(xié)商2. MDI/MDIX自動(dòng)交叉,圖5-􀰊6　自動(dòng)交叉和1∶1電纜接線,5.1.5　以太網(wǎng)中使用的主要設(shè)備1.集線器2.網(wǎng)橋3.交換機(jī),5.1　以太網(wǎng)和IEEE 802.3,圖5-7　集線器工作原理,圖5-􀰊8　交換機(jī)工作原理,圖5-9　“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式”和“直通式”交換機(jī)工作原理,4.路由器,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,5.2.1　概述1.

11、因特網(wǎng)2. TCP/IP,圖5-10　TCP/IP協(xié)議族,3. TCP/IP與OSI的比較,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,圖5-11　TCP/IP模型和OSI模型層次比較,5.2.2　TCP/IP各層的功能1.網(wǎng)絡(luò)層(1)IP協(xié)議,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,圖5-12　IPv4數(shù)據(jù)報(bào)格式,1)版本號(hào)(Vision)　4bit。2)報(bào)頭長度(Internet Header Length，IHL)　4bit。3)服務(wù)類型(Ty

12、pe of Service，TOS)　1個(gè)字節(jié)。4)數(shù)據(jù)包長度(Total Length)　2個(gè)字節(jié)。5)識(shí)別碼(Identification，ID)　2個(gè)字節(jié)。,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,6)標(biāo)志(Flags)　3bit。7)分段的偏移(Fragment Offset)　13bit。8)生存時(shí)間(Time To Live，TTL)　1個(gè)字節(jié)。9)協(xié)議號(hào)(Protocol)　1個(gè)字節(jié)。10)報(bào)頭檢查和(Header Ch

13、ecksum)　2個(gè)字節(jié)。11)源IP地址(Source IP Address)　4個(gè)字節(jié)，即發(fā)送端IP地址。12)目標(biāo)IP地址(Destination IP Address)　4個(gè)字節(jié)，即接收端IP地址。13)可選項(xiàng)(Options)和填充項(xiàng)(Padding)　在PROFINET中未使用。14)數(shù)據(jù)域(Data)　包括上層報(bào)頭在內(nèi)的數(shù)據(jù)。(2)IP地址1)IP地址組成。,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,2)IP地址的分類。,

14、圖5-13　IP地址的分類,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,表5-3　IP網(wǎng)絡(luò)類型、地址范圍和相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼,3)子網(wǎng)掩碼,圖5-14　網(wǎng)絡(luò)ID、子網(wǎng)ID和主機(jī)ID的劃分,(3)其他重要協(xié)議,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,1)地址解析協(xié)議(Address Resolution Protocol，ARP)　用于在已知IP地址的情況下確定物理地址。2)反向地址解析協(xié)議(Reverse Address Resolution Protocol，

15、RARP)　用于在已知物理地址的情況下確定IP地址。3)因特網(wǎng)控制消息協(xié)議(Internet Control Message Protocol，ICMP)　主要負(fù)責(zé)因路由問題而引起的差錯(cuò)報(bào)告和控制，也可用于網(wǎng)際測(cè)試。4)因特網(wǎng)組管理協(xié)議(Internet Group Management Protocol，IGMP)　用于多目的傳送設(shè)備之間的信息交換協(xié)議。5)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(Simple Network Manegment Pr

16、otocal，SNMP)　為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理，SNMP定義了一套管理信息存儲(chǔ)、傳遞的標(biāo)準(zhǔn)，使得各種設(shè)備可以被統(tǒng)一管理。,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,2.傳輸層(1)端口的概念(2)TCP和UDP,圖5-15　TCP報(bào)頭格式,1)源端口號(hào)(Source Port)　2個(gè)字節(jié)，即發(fā)送端端口號(hào)。2)目標(biāo)端口號(hào)(Destination Port)　2個(gè)字節(jié)，接收端端口號(hào)。3)順序號(hào)(Sequence Number)　4個(gè)字節(jié)。4)

17、確認(rèn)應(yīng)答號(hào)(Acknowlegement Number)　4個(gè)字節(jié)。,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,5)數(shù)據(jù)偏移(Data Offset)　4bit。6)保留段(Reserved)　6bit。7)標(biāo)志代碼位(Code bit)　6bit。① URG(Urgent flag)：為1時(shí)，表示包中有需要緊急處理的數(shù)據(jù)。② ACK(Acknowledgement flag)：為1時(shí)，表明確認(rèn)應(yīng)答號(hào)的字段有效。③ PSH(Push fl

18、ag)：為1時(shí)，表明應(yīng)當(dāng)盡快把數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用程序；為0時(shí)，表明允許數(shù)據(jù)在緩沖器內(nèi)存放一段時(shí)間。④ RST(Reset flag)：為1時(shí)，表示要強(qiáng)制切斷連接。⑤ SYN(Synchronize flag)：為1時(shí)，表明有確立連接的請(qǐng)求，這時(shí)就要把順序號(hào)的初始值作為順序號(hào)字段的值，以便開始通信。⑥ FIN(Fin flag)：為1時(shí)，表明這是通信的最后分段。,5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,8)窗口大小(Windows)　2個(gè)字節(jié)。

19、9)檢查和(checksum)　2個(gè)字節(jié)。10)緊急指針(Urgent Pointer)　2個(gè)字節(jié)。11)可選項(xiàng)(Options)和填充項(xiàng)(Padding)　在PROFINET中未使用。,圖5-16　UDP報(bào)頭格式,1)源端口號(hào)(Source Port)　2個(gè)字節(jié)，發(fā)送端端口號(hào)。2)目標(biāo)端口號(hào)(Destination Port)　2個(gè)字節(jié)，即接收端端口號(hào)。3)數(shù)據(jù)包長度(Length)　2個(gè)字節(jié)。4)檢查和(Checksum)

20、　2個(gè)字節(jié)。(3)套接字(Socket),5.2　因特網(wǎng)與TCP/IP,圖5-17　套接字,3.應(yīng)用層,5.3　工業(yè)以太網(wǎng)和實(shí)時(shí)以太網(wǎng),5.3.1　工業(yè)以太網(wǎng),圖5-18　工業(yè)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)封裝過程,5.3.2　實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng),5.4　PROFINET基礎(chǔ),5.4.1　概述,圖5-19　PROFINET功能的模塊化結(jié)構(gòu)示意圖,5.4.2　PROFINET的市場(chǎng)情況,5.4　PROFINET基礎(chǔ),圖5-20　PROFINET的市場(chǎng)情

21、況(截止到2010年底),5.4.3　PROFINET和PROFIBUS的主要區(qū)別,5.4　PROFINET基礎(chǔ),表5-?4　PROFINET和PROFIBUS的比較,5.4.4　PROFINET的組成,5.4　PROFINET基礎(chǔ),圖5-21　PROFINET的組成,5.4.5　PROFINET的通信協(xié)議模型,5.4　PROFINET基礎(chǔ),圖5-22　PROFINET通信系統(tǒng)模型和OSI模型的比較,5.4.6　GSD文件1. XML

22、1)它是關(guān)于數(shù)據(jù)描述的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)；2)在IT領(lǐng)域被廣泛接受；3)不依賴于制造商，免費(fèi)獲得編譯器；,5.4　PROFINET基礎(chǔ),4)通過XML綱要(schema)，可使用隨標(biāo)準(zhǔn)工具一起提供的范例數(shù)據(jù)；5)借助于標(biāo)準(zhǔn)工具，XML文件可轉(zhuǎn)換為其他格式；6)可以獲得處理XML文件的數(shù)字工具。2.設(shè)備標(biāo)識(shí),圖5-23　PROFINET的設(shè)備標(biāo)識(shí),3.命名規(guī)則5.4.7　PROFINET IO設(shè)備類型1)IO控制器(IO Contr

23、oller)　一般由PLC來擔(dān)任該角色，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)循環(huán)執(zhí)行寫在PLC中的用戶控制程序。,5.4　PROFINET基礎(chǔ),2)IO監(jiān)視器(IO Supervisor)　用戶可以使用IO監(jiān)視器進(jìn)行組態(tài)、編程，然后把它們下載到IO控制器中；它也可以用來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷和分析。3)IO設(shè)備(IO Devices)　它們是分散于控制現(xiàn)場(chǎng)的各種裝置、設(shè)備或子系統(tǒng)，它相當(dāng)于PROFIBUS DP中的從站。4)IO參數(shù)服務(wù)器(IO paramet

24、er server)　是一個(gè)服務(wù)器站，它用來存儲(chǔ)和裝載IO設(shè)備的應(yīng)用組態(tài)數(shù)據(jù)(記錄數(shù)據(jù)元素)，它很少使用。5.4.8　PROFINET的一致性分類1)CC-A　提供PROFINET IO最基本的RT通信、基于以太網(wǎng)的通信、簡(jiǎn)單的報(bào)警和診斷等功能，PROFINET無線功能只能在CC-A中實(shí)現(xiàn)。,5.4　PROFINET基礎(chǔ),2)CC-B　在CC-A的基礎(chǔ)上，增加了基于IT機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)診斷功能(SNMP)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒐δ?LLDP)等，

25、特別為過程控制使用的系統(tǒng)冗余功能包含在CC-B中，定義為CC-B(PA)。3)CC-C　在CC-B基礎(chǔ)上，增加了基于硬件支持的寬范圍的等級(jí)功能，增加了等時(shí)同步控制的IRT功能。,圖5-24　PROFINET設(shè)備的一致性分類,5.4　PROFINET基礎(chǔ),5.4.9　從系統(tǒng)組態(tài)到運(yùn)行的工作過程,圖5-25　PROFINET IO系統(tǒng)從組態(tài)到運(yùn)行的整個(gè)過程,5.4　PROFINET基礎(chǔ),圖5-26　PORFINET系統(tǒng)的組態(tài)到運(yùn)行過程示意

26、圖,5.5　PROFINET安裝技術(shù),5.5.1　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.星形網(wǎng)絡(luò),圖5-27　星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?5.5　PROFINET安裝技術(shù),2.樹形網(wǎng)絡(luò),圖5-28　樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?3.環(huán)形網(wǎng)絡(luò)4.線形網(wǎng)絡(luò),5.5　PROFINET安裝技術(shù),圖5-29　PROFINET線形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?5.5.2　電氣網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和連接1.銅纜(1)電纜的電氣傳輸標(biāo)準(zhǔn),5.5　PROFINET安裝技術(shù),表5-5　PROFINET電氣傳輸標(biāo)準(zhǔn),(2)IE1)

27、IE FC標(biāo)準(zhǔn)電纜GP2×2(A型)　標(biāo)準(zhǔn)的總線電纜，采用實(shí)心導(dǎo)體，適合于快速裝配的特殊設(shè)計(jì)，如圖5-30所示。,5.5　PROFINET安裝技術(shù),圖5-30　PROFINET標(biāo)準(zhǔn)A型電纜及截面,2)IE FC標(biāo)準(zhǔn)電纜GP4×2和IE FC軟電纜GP4×2　用來設(shè)計(jì)8芯布線系統(tǒng)，具有吉比特承載能力。3)IE FC軟電纜GP2×2(B型)　軟總線電纜，用于需要偶爾移動(dòng)的特殊應(yīng)用。4)IE FC拖

28、纜GP2×2(C型)　很柔軟的總線電纜，用于需要偶爾移動(dòng)的特殊應(yīng)用。,5.5　PROFINET安裝技術(shù),5)IE FC扭轉(zhuǎn)電纜GP2×2(C型)　很柔軟的總線電纜，用于需要經(jīng)常移動(dòng)的特殊應(yīng)用(如機(jī)械手)。6)IE FC船用電纜2×2　特別用于船上的總線電纜。7)IE FC混合電纜　柔性總線電纜，為站點(diǎn)提供通信線路(2×2)和電源線路(2×2)，可以把數(shù)據(jù)和電源同時(shí)供給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。(3

29、)IE2.連接器(1)IE,圖5-31　RJ45連接器,5.5　PROFINET安裝技術(shù),表5-􀰊6　RJ45和M12連接器的端子分配和導(dǎo)線分配,(2)M12連接器,圖5-32　M12連接器,(3)混合連接器,5.5　PROFINET安裝技術(shù),圖5-33　混合連接器,(4)IE,5.5　PROFINET安裝技術(shù),3.電纜安裝及裝配注意事項(xiàng)(1)安裝注意事項(xiàng)1)線纜間距：參考線纜分類，相同類型的線纜(包括帶屏蔽層

30、的電源線)可以放在一起鋪設(shè)，不同類型的線纜要保持最小的規(guī)定距離。2)不同種類線纜的鋪設(shè)：受條件限制，不同類型的線纜在一起鋪設(shè)時(shí)，必須使用相互隔離且接地良好的金屬管道(或橋架)。3)交叉：不同種類的線纜交叉時(shí)要使用直角交叉的規(guī)則。4)電纜進(jìn)入控制柜接地要求：在開關(guān)柜的入口處，進(jìn)入開關(guān)柜的所有電纜的屏蔽層都要連接到等電勢(shì)焊接導(dǎo)體上，也就是務(wù)必讓屏蔽層通過大小適當(dāng)?shù)膮^(qū)域連接到功能地上，如圖5-34a所示。,5.5　PROFINET安裝技

31、術(shù),5)電纜進(jìn)入控制柜要求：不允許其他電纜和屏蔽層裸露處的PROFINET電纜平行鋪設(shè)。,圖5-34　電纜進(jìn)入控制柜布線要求,6)避免電纜過分彎曲：對(duì)于單一彎曲，彎曲半徑的典型值不應(yīng)小于電纜直徑的10倍。7)避免電纜過分?jǐn)D壓和扭曲。8)避免鋒利的線槽或控制柜邊沿劃傷線纜。9)在可能的情況下，留出一定的余量。(2)裝配注意事項(xiàng),5.5　PROFINET安裝技術(shù),1)使用快速連接系統(tǒng)。2)正確選擇連接器。3)成對(duì)使用電纜線的發(fā)送

32、對(duì)和接收對(duì)。4)屏蔽層接地。5)連接器的裝配。6)M12連接器的使用。① 確保剝好的電纜及屏蔽層規(guī)格和使用的連接器相符。② 務(wù)必將芯線顏色和連接卡編號(hào)正確配置。③ 在M12連接器上連接屏蔽層時(shí)，通常將金屬織網(wǎng)向后壓到金屬套管上，要在套管上套上一個(gè)墊圈，以便密封連接器。確保屏蔽線不和墊圈接觸，以及屏蔽層和數(shù)據(jù)線之間沒有短路。④ 要確保連接器內(nèi)的芯線在安裝螺紋外殼時(shí)不被扭曲。,5.5　PROFINET安裝技術(shù),⑤ 如果連接器不

33、能順利的插接，請(qǐng)檢查連接器是否有問題，比如插針是否變形。這種情況下，要更換掉這個(gè)有問題的連接器。7)等電勢(shì)連接。,圖5-35　等電勢(shì)連接,5.5　PROFINET安裝技術(shù),5.5.3　光纜及其連接1.光纜1)塑料光纖(POF)；2)塑料包層石英光纖(PCF)；3)全二氧化硅多模光纖；4)全石英單模光纖。1)B型光纜：適用于固定或活動(dòng)性的場(chǎng)合。2)C型光纜：適用于特殊應(yīng)用，如永久性運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)或扭轉(zhuǎn)場(chǎng)合。,表5-7　光纖纖芯

34、、線徑及傳輸距離的典型值,5.5　PROFINET安裝技術(shù),圖5-36　FO標(biāo)準(zhǔn)光纜及截面,2. FO接頭和連接(1)SC-RJ連接器(2)ST插塞接頭,圖5-37　光纜的SC和接頭ST,3.光纜安裝和裝配注意事項(xiàng),5.5　PROFINET安裝技術(shù),1)保持端面清潔：連接器的光學(xué)端面被污染后，會(huì)降低信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院唾|(zhì)量。2)連接器有SC-RJ、SC-RJ推合式等，要根據(jù)待連接的設(shè)備、防塵防水(IP防護(hù)等級(jí))的環(huán)境要求，以及所用的

35、光纜，選擇適合的連接器。3)對(duì)于多模光纖，通常使用50/125μm型和62.5/125μm型。4)裝配玻璃光纖電纜時(shí)必須使用專門的工具，而且必須要接受過專門的操作培訓(xùn)。5)塑料光纜可以按照說明自己裝配。5.5.4　網(wǎng)絡(luò)部件1)支持符合ISO/IEC2)支持符合IEEE,5.5　PROFINET安裝技術(shù),3)符合存儲(chǔ)器容量規(guī)定；4)支持冗余；5)支持標(biāo)準(zhǔn)化的診斷路徑；6)支持全雙工模式7)支持自協(xié)商功能8)支持自動(dòng)交

36、叉功能。,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),5.6.1　系統(tǒng)組成及架構(gòu)1.系統(tǒng)組成2.系統(tǒng)架構(gòu),圖5-38　系統(tǒng)架構(gòu),5.6.2　組態(tài)過程1.組態(tài)IO控制器1)雙擊桌面上的圖標(biāo) ，打開SIMATIC Manager軟件。2)新建一個(gè)工程，按照方便查找的路徑存放，并給工程命名，例如PROFINET_config。,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),3)在SIMATIC Manager主界面中，選中PROFIN

37、ET_config，然后在工具欄中使用Insert/Station選擇插入新站點(diǎn)SIMATIC 300 Station。4)SIMATIC 300 Station插入后，在工程PROFINET_config中選中SIMATIC 300(1)，然后雙擊 進(jìn)入硬件組態(tài)界面。,圖5-39　打開硬件組態(tài)軟件Hardware,5)在組態(tài)過程中，添加的GSD要與其硬件的訂貨號(hào)相一致，IO控制器的組態(tài)畫面如圖5-?40所示。,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的

38、PROFINET網(wǎng)絡(luò),① 首先添加機(jī)架UR(在RACK-300里面雙擊Rail)。② 在槽1中添加PS電源。③ 在槽2中添加具體型號(hào)的CPU單元。④ 注意槽3要預(yù)留，用于擴(kuò)展機(jī)架模塊。⑤ 從槽4開始按實(shí)際硬件順序添加擴(kuò)展模塊，例如SM、CP模塊。,圖5-?40　CPU315-2PN/DP的組態(tài)畫面,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),6)用鼠標(biāo)雙擊機(jī)架中CPU的PN-IO槽，在彈出的屬性對(duì)話框中可以修改設(shè)備名字，并單擊P

39、roperties按鈕，在彈出的新對(duì)話框中可以設(shè)置IO控制器的IP地址和子網(wǎng)掩碼。,圖5-?41　IO控制器的參數(shù)設(shè)置,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),7)插入一個(gè)PROFINET-IO-System：先單擊機(jī)架中CPU的PN-IO槽，然后單擊菜單Insert插入一個(gè)PROFINET-IO-System，如圖5-?42所示。,圖5-?42　插入PROFINET-IO-System,2.組態(tài)IO設(shè)備,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PR

40、OFINET網(wǎng)絡(luò),1)BK9103設(shè)備：先在右側(cè)GSD目錄PROFINET IO中的Additional Field Devices/ Device中將BK9103的GSD拖拽到PN網(wǎng)絡(luò)總線上。2)其他IO設(shè)備的組態(tài)過程與BK9103的相似，重復(fù)1)的組態(tài)過程，完成WAGO公司的WAGO750-370、SIEMENS公司的SCALANCE-X208和ET200M的組態(tài)。,圖5-?43　BK9103的組態(tài)畫面,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PR

41、OFINET網(wǎng)絡(luò),3.分配IP地址,圖5-?44　為BK9103設(shè)備分配IP地址,4.分配名字1)首先雙擊網(wǎng)絡(luò)上的BK9103的GSD圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中修改設(shè)備名字。,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),圖5-?45　在組態(tài)中修改bk9103設(shè)備的名字,2)單擊菜單“PLC\\Ethernet\\Assign Device Name”，打開在線分配設(shè)備名字的對(duì)話框，如圖5-?46所示。,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINE

42、T網(wǎng)絡(luò),圖5-?46　分配設(shè)備名字的菜單選項(xiàng),① 在線分配設(shè)備名字時(shí)，要設(shè)置通信協(xié)議為TCP/IP，,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),否則組態(tài)軟件和設(shè)備無法通信。② 在進(jìn)行設(shè)備名字分配和下載組態(tài)時(shí)，計(jì)算機(jī)的IP地址要與設(shè)備的IP在同一個(gè)網(wǎng)段，即IP地址的前三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)必須保持一致，否則會(huì)出現(xiàn)操作失敗提示。3)選擇修改過的名字bk9103-1和相應(yīng)的設(shè)備(通過MAC地址和設(shè)備類型描述區(qū)分或者通過點(diǎn)擊Flashing on按

43、鈕可以看到相應(yīng)設(shè)備上兩個(gè)指示燈同時(shí)閃爍)，單擊Assign name即可完成設(shè)備名字的分配。,圖5-?47　在線分配設(shè)備名字,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),4)確認(rèn)組態(tài)中設(shè)備的名字與其在線分配的名字是否一致，單擊菜單“PLC\\Ethernet\\Verify Device Name”進(jìn)行查看，如圖5-?48所示。,圖5-?48　確認(rèn)組態(tài)中設(shè)備的名字與在線分配的名字是否一致,5.下載組態(tài)5.6.3　系統(tǒng)運(yùn)行,5.6　組態(tài)

44、一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),圖5-?49　設(shè)備地址分配情況,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),圖5-50　DB11中地址分配情況,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),圖5-51　簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)舉例,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),圖5-52　程序塊的下載,本 章 小 結(jié)習(xí)題和思考題1.簡(jiǎn)述以太網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展歷史。,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),2.說出100BASE-TX、100BASE

45、-FX所表示的意思。3.什么是4B/5B編碼？其映射規(guī)則是如何確定的？為什么？4.為什么在100BASE-TX中使用MLT-3？其編碼規(guī)則是什么？5.一個(gè)數(shù)據(jù)序列為1001101000111011，試?yán)L出其對(duì)應(yīng)的NRZI、MLT-3編碼的信號(hào)波形(假設(shè)起始電平為0)。6. EthernetⅡ以太網(wǎng)幀由哪些部分組成，其長度分別是多少？7. MAC地址的作用是什么？它是如何組成的？8. PI的PROFINET設(shè)備的MAC地址是什

46、么？生產(chǎn)規(guī)模大小不同的廠商如何為自己的PROFINET產(chǎn)品分配MAC地址？9.通過哪些改進(jìn)的技術(shù)提高了以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性和確定性？這些技術(shù)對(duì)應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)是什么？10.試解釋以太網(wǎng)中自協(xié)商和自動(dòng)交叉等功能的特點(diǎn)。,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),11.試解釋集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)和路由器的作用和特點(diǎn)。12.共享式網(wǎng)絡(luò)和交換式網(wǎng)絡(luò)最大的區(qū)別是什么？13.試敘述TCP/IP模型和ISO/OSI模型的主要區(qū)別。14.試簡(jiǎn)述I

47、P、TCP、UDP的作用和特點(diǎn)。15. IP地址由哪些部分組成？IP地址是如何分類的？16.為什么要使用子網(wǎng)掩碼？17.端口的作用是什么？18. SOCKET的作用是什么？19.什么是工業(yè)以太網(wǎng)？什么是實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)？20. PROFINET21.在未來的發(fā)展過程中，PROFINET和PROFIBUS,5.6　組態(tài)一個(gè)簡(jiǎn)單的PROFINET網(wǎng)絡(luò),22. PROFINET的GSD文件和PROFIBUS的GSD文件，其最大區(qū)別