作 者：上海汽車工業（集團）總公司培訓中心 華閏祺
1 序言 工業以太網提供了針對制造業控制網絡的數據傳輸的以太網標準。該技術基于工業標準，利用了交換以太網結構，有很高的網絡安全性、可操作性和實效性，最大限度地滿足了用戶和生產廠商的需求。工業以太網以其特有的低成本、高實效、高擴展性及高智能的魅力，吸引著越來越多的制造業廠商。 2 工業以太網的特點 工業以太網是專為工業應用專門設計的，它遵循國際標準ieee802.3（ethernet）的開。放形式，多供應商的高性能的區域和網絡單元。工業以太網一般用于對時間要求不太嚴格、需要傳送大量數據的通信場合。將以太網高速傳送技術引入到工業控制領域，使得企業內部互聯網、外部互聯網和國際互聯網提供的技術和廣泛的應用已經進入生產和過程 自動化中。這種應用推動了自動化技術和互聯網技術的結合。 以太網的市場占有率已經超過80%，在當今局域網中首屈一指。以太網有如下特點： ◆可以采用冗余的網絡拓撲結構，可靠性高； ◆通過交換技術可以提供實際上沒有限制的通信性能； ◆靈活性好，現有設備可以不收影響地擴張； ◆在不但發展過程中有良好的向下兼容性； ◆易于實現管理信息系統和工業控制網絡的聯網，即管理控制網絡的一體化。 以太網支持的廣域開放型網絡模型，可以采用多種傳輸媒體。西門子公司在工業以太網領域有著非常豐富的經驗和領先的解決方案。其中simatic net工業以太網基于經過現場驗證的技術，符合ieee802.3標準并提供10mbit/s以及100mbit/s快速以太網技術。經過多年的實踐，simatic net工業以太網的應用已多于400000個節點，偏布世界各地，用于嚴酷的工業環境，并包括有高強度電磁干擾的地區。 3 工業以太網的發展趨勢 工業以太網技術的研究還只是近幾年才引起國內外工控專家的關注。而現場總線經過十幾年的發展，在技術上日漸成熟，在市場上也開始了全面推廣，并且形成了一定的市場。就目前而言，全面代替現場總線還存在一些問題，需要進一步深入研究基于工業以太網的全新控制系統體系結構，開發出基于工業以太網的系列產品。因此，近一段時間內，工業以太網技術的發展將與現場總線相結合，具體表現在： ◆ 物理介質采用標準以太網連線，如雙絞線、光纖等； ◆使用標準以太網連接設備（如交換機等），在工業現場使用工業以太網交換機； ◆采用ieee 802.3物理層和數據鏈路層標準、tcp/ip協議組； ◆應用層（甚至是用戶層）采用現場總線的應用層、用戶層協議； ◆兼容現有成熟的傳統控制系統，如dcs、plc等 。 隨著以太網通信速率的提高、全雙工通信、交換技術的發展，為以太網的通信確定性的解決提供了技術基礎，從而消除了以太網直接應用于工業現場設備間通信的主要障礙，為以太網直接應用于工業現場設備間通信提供了技術可能。將有越來越多的工業以太網技術直接應用于工業現場設備間的通信。 4 網絡仿真軟件plcsim s7-plcsim是自動嵌套在step7中的一個非常試用的仿真plc軟件。無需連接任何s7硬件，就可以在pg/pc上仿真一個完整的s7-cpu，包括地址和i/o。s7-plcsim使用戶能夠在pg/pc上離線測試程序，可以使用所有的step7編程語言。 最新版本的s7-plcsim-v54 sp3支持網絡仿真功能，但僅支持支持s7鏈接之間的通訊，不支持諸如sfc14，sfc15這種與第三方的通訊。s7-plcsim-v54 sp3支持的功能塊有：sfb8“usend”、sfb9“urcv”、sfb12“bsend”、sfb13“brcv”、sfb15“put”和sfb14“get”。 5 工業以太網網絡通訊仿真的實現在simatic manager中新建兩個帶pn口的cpu（cpu315 pn/dp和cpu317 pn/dp和），分別設置ip地址和子網掩碼，對網絡進行配置，使兩個plc同時連接入同一個局域網。配置如圖1和圖2所示。
圖1 ip地址和子網掩碼設置
圖2 以太網網絡配置 網絡配置netpro界面中，右擊任意一個cpu，點擊“插入新連接”，選中對應的cpu，建立主動連接（見圖3和圖4）。
圖3 插入新連接
圖4 連接屬性設置 本文主要利用sfb8和sfb9實現以太網數據通訊仿真。其中sfb8“usend”向類型為“urcv”的遠程伙伴發送數據。執行發送過程而不需要和遠程伙伴進行協調。也就是說，在進行數據傳送時不需要伙伴進行確認。sfb9“urcv”從類型為“usend”的遠程伙伴sfb/fb中異步接收數據，并把接收到的數據復制到組態的接收區域內。sfb8和sfb9的輸入輸出參數具體見附表所示。
附表 sfb8/9主要參數信息 主程序中，通過調用sfb8和sfb9對遠程cpu進行讀寫操作。兩個cpu中通過調用sfb8和sfb9系統功能塊將cpu315的db1.dbb0～dbb9發送至cpu317的db1.dbb0～dbb9。相應地將cpu317的db1.dbb10～dbb19發送到cpu315的db1.dbb10～dbb19。plc程序如圖5所示。 如圖6所示，打開plcsim仿真器，將兩個cpu的程序和硬件配置分別下載至仿真器。打開用wincc flexbile制作的上位機圖形仿真界面（見圖7），點擊“發送”按鈕，可以發現cpu315和cpu317的數據互相傳遞。
圖5 數據發送程序
圖6 plcsim軟件仿真
圖7 wincc flexbile仿真界面 6 小結 利用plcsim v5.4 sp3仿真軟件，可以模擬仿真西門子s7 300/400的plc以太網通訊，為今后程序調試帶來諸多便利之處。 作者簡介 華閏祺（1984-）碩士，培訓師，現就職于上海汽車工業（集團）總公司培訓中心，主要研究方向為電氣自動化及過程控制、電氣設計、數據采集與監測系統等。精通西門子s7-300/400，三菱fx，ab controllogix等多款plc，并熟悉多款上位機軟件，主要開發的項目有：上海通用北廠fi020生產線硬件設計、上海通用南廠alarm數據采集與監控系統、無錫城區排水系統采集監控系統及上海理工大學rockwell實驗室建設。 參考文獻 [1]宋德玉.可編程控制器原理及應用系統設計 .北京:冶金工業出版社,1999. [2]simatic step7 用戶手冊[z].北京：西門子(中國)有限公司，1999. [3]simatic s7-300、s7-400語句表編程參考手冊[z].北京：西門子(中國)有限公司，2004 . [4]simatic s7-300、s7-400梯形圖編程參考手冊[z].北京：西門子(中國)有限公司，2004. [5]廖常初.s7-30/400 plc應用技術[m].北京機械工業出版社，2005. [6]陳忠華.編程控制器與工業自動化系統[m].北京：機械工業出版社，2006. [7]許立梓，程良倫.工業控制機及其網絡控制系統[m].北京：機械工業出版社，2005. [8]馮太合，陳宇駒.西門子s7-300系列plc及應用軟件step7[m].廣州：華南理工大學出版社，2004 |
