西門子電線電纜中國一級代理商 西門子電線電纜中國一級代理商
1．SIMOTION工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡介質(zhì)
西門子工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡通常使用的物理傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線（FC TP）、工業(yè)屏蔽雙絞線（ITP）和光纖。
1.1 屏蔽雙絞線（Fast Connection Twist Pair）
FC TP快速連接雙絞線用于將DTE快速連接到工業(yè)以太網(wǎng)上，配合西門子FC TP RJ45接頭使用，連接方式如圖1所示：
圖1： FC TP電纜與TP RJ45接頭
將雙絞線按照TP RJ45接頭標示的顏色插入連接孔中，快捷、方便地將DTE設備連接到工業(yè)以太網(wǎng)上。使用FC雙絞線從DTE到交換機長通信距離為100米（DTE到DTE）。也可以使用普通RJ45接頭，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕跓o干擾情況下長通信距離為5米。
RJ－45連接有兩種連接方式，交叉連接（如圖2所示）和直通連接（如圖3所示）。交叉連接用于網(wǎng)卡之間的連接或集線器之間的連接；直通線用于網(wǎng)卡與集線器之間或網(wǎng)卡與交換機之間的連接。Siemens交換機由于采用了自適應技術，可以自動檢測線序，故通過交換機可以選擇任意一種電纜進行連接。
圖2 交叉線連接
圖3 直通線連接
SIMOTION 帶有RJ45接頭，建議使用西門子FC TP和FC TP RJ45接頭。
1.2 工業(yè)屏蔽雙絞線 （Industrial Twisted Pair）
屏蔽雙絞線如圖4所示，它有白/藍和白/橙兩對雙絞屏蔽線。外部包有屏蔽層和絕緣層，用于連接有ITP端口的以太網(wǎng)設備。通過ITP電纜連接的兩個設備的遠距離為100米。
圖4 ITP電纜結(jié)構圖
連接ITP電纜的連接頭有兩種，即 9 針或 15 針的Sub－D 接頭，如圖所示5、6：
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圖5 Sub－D 9針接頭 圖6 Sub－D 15針接頭
使用Sub－D 接頭進行連接的網(wǎng)絡連接牢固，不易松動。其連線方法及9/15 接頭的轉(zhuǎn)換可以查閱西門子手冊 。同樣ITP 電纜也會有交叉連接的情況，可以直接定購 ITP XP 標準電纜 。
SIMOTION只有RJ45以太網(wǎng)，通常不使用工業(yè)雙絞線ITP。
1.3光纖
按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。
多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。
單模光纖：中心玻璃芯較細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求， 即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。
光纖技術只允許點對點的連接，即一個發(fā)送裝置只對應一個接收裝置。因而兩個站點之間需要有發(fā)送和接收兩根光纖進行連接。所有SIMATIC NET 標準的光纜都是兩根光纖。光纖的連接頭有很多種如圖7所示：
圖7 光纖的連接頭
其中各種連接頭都有各自的優(yōu)點，例如：ST 連接頭安裝簡易，比較適合于現(xiàn)場連接，（西門子BFOC接頭就是ST 接頭）；FC 接頭有一個不固定的套環(huán)，可以提供較好的機械的隔離；SC 連接頭適合緊密連接，其推拉設計可以避免在安裝過程中的光纖平面受損，應用比較普遍。在西門子的網(wǎng)絡設備中，大多光纖鏈路設備使用BFOC接頭。
光纖通訊應用于工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點：
隔離電氣的站點或網(wǎng)段
沒有電氣的接地問題
沒有屏蔽電流
數(shù)據(jù)傳輸不受外界電磁干擾
不受雷電的影響
不會產(chǎn)生電磁干擾
重量輕
根據(jù)光纖的類型不同，長距離的通訊依然可以保持高的通訊波特率
帶有RJ45接頭的SIMOTION 可以直接連接到交換機的電氣接口上，交換機之間可以通過光纖連接，增加通信距離和抗干擾性。
2．SIMOTION工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構
通過西門子交換機組成的以太網(wǎng)有三種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：1）總線型；2）星型；3）冗余環(huán)網(wǎng)。圖8所示為SCALANCE 200組成的冗余環(huán)網(wǎng)。
圖8 冗余環(huán)網(wǎng)示例
3．配置SIMOTION以太網(wǎng)接口
3.1在硬件配置中設定以太網(wǎng)接口
在SCOUT界面中點擊SIMOTION CPU，右鍵點擊“Open HW configuration”進入硬件配置界面，例如D435，X120和X130為以太網(wǎng)接口，雙擊選擇的通信接口，在彈出的界面中定義IP地址和子網(wǎng)掩碼，如圖9所示：
圖9 設定通信接口
注意：
即使建立兩條以太網(wǎng)，兩個以太網(wǎng)通信接口不能設置在相同的網(wǎng)段中或相同的IP地址。
3.2 在線聯(lián)機設定以太網(wǎng)接口
將編程器連接到SIMOTION 以太網(wǎng)接口上，在控制面板“Setting the PG/PC Interface”接口中將訪問點指向使用的編程網(wǎng)卡例如“S7ONLINE（STEP7）->TCP/IP -> Intel(R) PRO/1000 MT ”。打開SIMATIC Manager，使用菜單命令“PLC”->“Edit Ethernet Nodes”在界面中選擇“Browse”鍵瀏覽網(wǎng)絡上所有的站點，如圖10所示：
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圖10 瀏覽網(wǎng)絡上的站點
每一個接口在硬件的前面板標有網(wǎng)卡的MAC地址，選擇站點，在“Edit Ethernet Nodes”界面中設置IP地址和子網(wǎng)掩碼，點擊“Assign IP Configuration”鍵傳送設定的命令。如圖11所示：
圖11設置站點地址
IP地址設置完成后，可以使用以太網(wǎng)接口編程。
4．編寫通信程序
通過以太網(wǎng)進行站點間的通信有兩種方式：1）UDP；2)TCP。
4.1 UDP通信方式
UDP通信協(xié)議不需要在通信前建立連接，在發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)報文中帶有通信方的IP地址和端口號。通信函數(shù)存儲于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，在發(fā)送方調(diào)用發(fā)送函數(shù)的示例程序如圖12所示（使用LAD編寫）：
圖12 UDP發(fā)送程序
發(fā)送函數(shù)參數(shù)解釋如下：
SourcePort
發(fā)送方的端口號，數(shù)據(jù)類型UINT，例如2001。
DestinationAddress
接收方的IP地址，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個字節(jié)中輸入接收方的IP地址，例如192、168、0、122，表示IP地址為192.168.0.122。
DestinationPort
接收方的端口號，數(shù)據(jù)類型UINT，例如2000。
CommunicationMode
通信模式，“EnumUdpCommunicationMode”枚舉數(shù)據(jù)類型，有兩種選擇:
(1)“CLOSE_ON_EXIT”，通信完成后釋放通信資源；
(2) “DO_NOT_CLOSE_ON_EXIT”， 通信完成后仍占用通信資源。
DataLength
發(fā)送的數(shù)據(jù)長度，數(shù)據(jù)類型UDINT，大長度1400字節(jié)。
Data
發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。
OUT
發(fā)送函數(shù)狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)類型DINT。
在數(shù)據(jù)接收方調(diào)用接收函數(shù)的示例程序如圖13所示：
圖13 UDP接收程序
接收函數(shù)參數(shù)解釋如下：
Port
定義本方的端口號，數(shù)據(jù)類型為UINT。定義的端口號必須與發(fā)送方參數(shù)“DestinationPort”指定的端口號相同。
CommunicationMode
通信模式，與發(fā)送函數(shù)通信模式相同。
NextCommand
枚舉數(shù)據(jù)類型，元素中包括“IMMEDIATELY ”、“WHEN_COMMAND_DONE”和“ABORT_CURRENT_COMMAND”。
“IMMEDIATELY”：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE”：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。
“ABORT_CURRENT_COMMAND”：終止當前的任務后執(zhí)行執(zhí)行后續(xù)的命令。
ReceiveVariable
數(shù)據(jù)接收區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。
OUT
接收函數(shù)信息，包括接收數(shù)據(jù)的源地址和端口、狀態(tài)信息等，數(shù)據(jù)類型為結(jié)構體，接收函數(shù)信息參考表1：
表1：接收函數(shù)信息
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結(jié)構
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名稱
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數(shù)據(jù)類型
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函數(shù)調(diào)用信息
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結(jié)果
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DINT
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數(shù)據(jù)源地址
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發(fā)送方IP地址
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ARRAY [0..3] OF USINT
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數(shù)據(jù)源端口
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發(fā)送方端口
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UINT
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接收數(shù)據(jù)長度
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接收到有效字節(jié)數(shù)
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UDINT
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4.2 TCP通信方式
TCP通信方式在發(fā)送接收數(shù)據(jù)前必須建立通信連接，連接需要在通信雙方編程建立。主動連接的一方作為客戶端，被動連接的一方作為服務器。下面以SIMOTION D435與S7-300 CP343-1通信為例介紹TCP通信方式。
4.2.1在PLC側(cè)建立通信連接
在STEP7項目下創(chuàng)建S7-300站點，插入以太網(wǎng)通信處理器CP343-1，選擇與SIMOTION在相同的網(wǎng)絡上。在NETPRO中點擊CPU，在下面的連接表中插入一個連接如圖14所示：
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圖14 建立TCP連接
連接的站點選擇“Unspecified”，連接方式選擇“TCP connection”，點擊“Apply”鍵確認進入連接屬性界面，如圖15所示：
圖14 配置TCP常規(guī)信息
在“General Information”欄中，“Block Parameters”參數(shù)顯示CP343-1的地址及連接號，這兩個參數(shù)也是PLC調(diào)用發(fā)送和接收通信功能塊賦值參數(shù)！癆ctive connection establishment”選項決定通信雙方哪一個是主動連接（戶端），哪一個是被動連接（數(shù)據(jù)服務器）。選擇該選項為主動連接，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenServer”與PLC建立連接，如果沒有選擇該選項為被動連接，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenClient” 與PLC建立連接。本例中選擇PLC為數(shù)據(jù)服務器，SIMOTION為戶端。
點擊“Address”欄配置SIMTION的IP地址及端口號，如圖15所示：
圖15 配置通信方IP地址
配置完成后將配置選項下載到PLC中。
4.2.2在SIMOTION側(cè)建立通信連接
與PLC在NETPRO中創(chuàng)建連接不同，在SIMOTION側(cè)需要調(diào)用函數(shù)建立連接，通信函數(shù)存儲于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，函數(shù)調(diào)用的示例程序參考圖16：
圖16 SIMOTION側(cè)建立TCP連接（戶端）
函數(shù)參數(shù)解釋如下：
Port
SIMOTION 端口號，數(shù)據(jù)類型UINT，在NETPRO中定義為2001。
ServerAddress
PLC的IP地址，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個字節(jié)中輸IP地址，例如192、168、1、112，表示IP地址為192.168.1.112。
ServerPort
PLC的端口號，數(shù)據(jù)類型UINT，例子程序中在NETPRO定義為2000。
NextCommand
枚舉數(shù)據(jù)類型，元素中包括“IMMEDIATELY ”、“WHEN_COMMAND_DONE。
“IMMEDIATELY”：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE”：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。
OUT
調(diào)用函數(shù)返回信息，包括調(diào)用狀態(tài)和連接號。數(shù)據(jù)類型為結(jié)構體（StructRetTcpOpenClient），返回信息參考表2：
表2：TCP 客戶端連接函數(shù)返回信息
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結(jié)構
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名稱
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數(shù)據(jù)類型
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functionResult
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狀態(tài)信息，可以查看通信連接是否建立
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DINT
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connectionId
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連接號，用于發(fā)送和接收函數(shù)的參數(shù)賦值
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DINT
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連接函數(shù)調(diào)用一次，得到連接號后停止調(diào)用。
注意：此函數(shù)調(diào)用需用上升沿信號進行使能。
4.2.3在PLC側(cè)編寫通信程序
通信連接建立后，在通信雙方需要編寫通信函數(shù)或通信功能塊。在S7-300 PLC側(cè)OB35中（間隔發(fā)送）調(diào)用發(fā)送功能塊FC5 AG_SEND(“Libraries”->“Standard Library”->“SIMATIC_NET_CP”->“CP300”，示例程序如下：
CALL "AG_SEND"
ACT :=TRUE
ID :=1
LADDR :=W#16#100
SEND :=P#DB1.DBX 0.0 BYTE 60
LEN :=60
DONE :=M1.2
ERROR :=M1.3
STATUS:=MW2
通信函數(shù)FC5的參數(shù)含義：
ACT ：為1觸發(fā)。
ID ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)。
LADDR ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)。
SEND : 發(fā)送區(qū)。大通信數(shù)據(jù)為8192字節(jié)。與SIMOTION之間大4096個字節(jié)。
LEN : 實際發(fā)送數(shù)據(jù)長度。
DONE ：每次發(fā)送成功，產(chǎn)生一個上升沿。
ERROR ：錯誤位。
STATUS：通訊狀態(tài)字。
示例程序中S7-300 PLC發(fā)送DB1中前60個字節(jié)。
在通信方CPU OB1中調(diào)用接受函數(shù)FC6 AG_RECV(“Libraries”->“Standard Library”->“SIMATIC_NET_CP”->“CP300”，示例程序如下：
CALL "AG_RECV"
ID :=1
LADDR :=W#16#100
RECV :=P#DB2.DBX 0.0 BYTE 60
NDR :=M10.1
ERROR :=M10.2
STATUS:=MW12
LEN :=MW14
通信函數(shù)FC6的參數(shù)含義：
ID ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)。
LADDR ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)。
RECV : 接收區(qū)。接收區(qū)應等于發(fā)送區(qū)。
NDR : 每次接收到新數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個上升沿。
ERROR ：錯誤位。
STATUS：通訊狀態(tài)字。
LEN : 實際接收數(shù)據(jù)長度。
示例程序中S7-300 PLC將接收的數(shù)據(jù)存儲于本地數(shù)據(jù)區(qū)DB2的前60個字節(jié)中。
4.2.4在SIMOTION側(cè)編寫通信程序
在PLC側(cè)調(diào)用發(fā)送和接收功能塊，在SIMOTION側(cè)相應調(diào)用發(fā)送和接收函數(shù)與之相匹配，通信函數(shù)存儲于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，發(fā)送函數(shù)調(diào)用的示例程序參考圖17，發(fā)送函數(shù)與PLC的接收功能塊相匹配。
圖17 調(diào)用發(fā)送函數(shù)
發(fā)送函數(shù)參數(shù)解釋如下：
ConnectionId
參考_TcpOpenClient函數(shù)建立的連接。
NextCommand
枚舉數(shù)據(jù)類型，元素中包括“IMMEDIATELY ”、“WHEN_COMMAND_DONE。
“IMMEDIATELY”：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE”：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。
DataLength
發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)長度，數(shù)據(jù)類型為UDINT，例子中為60，發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)Data中前60個字節(jié)。
Data
發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..4095] OF BYTE。
OUT
輸出通信狀態(tài)，數(shù)據(jù)類型為DINT。
接收函數(shù)調(diào)用的示例程序參考圖18，接收函數(shù)與PLC的發(fā)送功能塊相匹配。
圖18 調(diào)用接收函數(shù)
接收函數(shù)參數(shù)解釋如下：
ConnectionId
參考_TcpOpenClient函數(shù)建立的連接。
NextCommand
枚舉數(shù)據(jù)類型，元素中包括“IMMEDIATELY ”、“WHEN_COMMAND_DONE。
“IMMEDIATELY”：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE”：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。
ReceiveVariable
數(shù)據(jù)接收區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..4095] OF BYTE，大4096字節(jié)。
OUT
調(diào)用函數(shù)返回信息，包括調(diào)用狀態(tài)和接收的字節(jié)數(shù)量。數(shù)據(jù)類型為結(jié)構體（StructRetTcpReceive），返回信息參考表3：
表3： 接收函數(shù)返回信息
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結(jié)構
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名稱
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數(shù)據(jù)類型
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functionResult
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接收狀態(tài)信息
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DINT
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dataLength
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接收字節(jié)長度
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UDINT
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注意：
PLC的接收區(qū)和發(fā)送區(qū)必須與SIMOTION的接收區(qū)和發(fā)送區(qū)相同。
UDP示例程序參考附帶文件“SIMOTION_UDP”.ZIP
TCP示例程序參考附帶文件“SIMOTION_TCP”.ZIP
上面介紹了SIMOTION與PLC CP343-1的通信，PLC作為數(shù)據(jù)的服務器，同樣SIMOTION也可以作為數(shù)據(jù)的服務器，只是建立連接的初始化過程不同。SIMOTION與 SIMOTION、SIMOTION與CPU PN接口、SIMOTION與PC機通過VB SOCKET控件之間的通信可以參照上面的例子。
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