西门子以太网组件配置指南

SIMATIC NET工业以太网有两种类型，分别为10Mbit/s工业以太网和100Mbit/s工业以太网。它是利用带传输技术，基于IEEE802.3利用CSMA/CD介质访问方法的单元级和控制级传输网络。在西门子工业以太网中，通常使用的物理传输介质是屏蔽双绞线（TP），工业屏蔽双绞线（ITP）以及光纤。TP连接常用于端对端的连接。一个数据终端设备（DTE）直接连接到网络连接元件端口，而该设备负责将信号进行放大和转发。在SIMAT-IC NET工业以太网中，这些网络连接元件有OLM（光学链接模板）ELM（电气连接模板）OSM（光学交换机模板）和ESM（电气交换机模板）。DTE与连接元件之间通过TP或ITP电缆连接。

1.西门子以太网通信模块及集成有以太网接口的PLCCPU

西门子大、中、小型机都提供有相应的以太网模块，都可用以使自身PLC接入以太网。有的CPU模块还集成有以太网接口，可直接接入以太网。同时，还有上位机使用的以太网接口卡以及相关以太网连接组件。完全使用西门子产品即可构建西门子的PLC以太网。

用于PLC主要的以太网模块有：用于S7-200的以太网模块CP243-1、CP243-1 IT；用于S7-300的以太网模块CP343-1、CP343-1 Lean及CP443-1；用于S7-400的以太网模块CP444、443-1 IT及CP443-1 Advanced。

1）CP243-1、CP243-1 IT。使用它们可使S7-200与工业以太网连接。可支持速率为10/100Mbit/s速率及半或全双工通信。可使用STEP 7-Micro/WIN编程软件进行组态、远程编程和维修（程序下载和上载，状态）。可与其他S7控制器交换数据。可提供与S7-OPC的连接。CP243-1既可以作为客户机（Client），也可以作为服务器（Server）。一个CP243-1可同时与最多8个以太网S7控制器通信，即建立8个S7连接。除此之外，还可以同时支持一个STEP 7-Micro/WIN的编程连接。一个客户端（Client）可以包含1～32个数据传输操作，一个读写操作最多可以传输212个字节。如果CP243-1作为服务器运行，每个读操作可以传送222个字节。

CP243-1 IT除了具有CP243-1的功能外，还支持一些IT功能，如FTP（文件传送）、E-mail、HTML网页等。具有8MB存储器的FTP服务器。

2）CP343-1、CP343-1 Lean、CP343-1 IT。使用它们可使S7-300与工业以太网连接。可支持速率为10/100Mbit/s速率及半或全双工通信。拥有一个预定的唯一以太网地址，通过网络可直接使用。具有自己的处理器，层1～4符合国际标准，可独立处理工业以太网上的数据拥塞；可TCP/IP和UDP等多协议运行；可为所有有源/无源通信伙伴的TCP传输连接。表5-21所示为这几个型号模块所支持的功能。

表5-21 CP343-1等模块所支持功能

①PROFINET IO设备；

②PROFINET IO控制器；

③PROFINET IO控制器或PROFINET IO设备；

④仅服务器。

2.ProfiNet服务

与PLC网络有关的主要服务如图5-64所示的图解说明。其与S7系列PLC关系密接部分简述如下：

图5-64 与PLC网络有关的主要服务图解说明

（1）PG/OP通信服务

支持S7控制器与各种HMI设备或编程设备（编程设备/PC）通信的协议。典型的HMI设备有，操作员面板（OP）、触摸面板（TP）、多功能面板（MP）及文本显示（TD）。由于S7通信功能内置在SIMATIC控制器的操作系统中，所以可使用HMI设备、编程设备（PG）或PC来访问控制器中的数据。

（2）S7通信服务

S7通信服务使用通信系统功能块（SFB）和功能块（FB）为组态的S7连接提供数据交换功能。所有SIMATIC S7和C7控制器都集成了S7通信服务，通过这些服务使用户程序可以读取或写入数据。S7-400控制器使用SFB，而S7-300或C7控制器则使用FB。这些功能与所使用的通信服务无关，允许通过ProfiNet、工业以太网、Rrofibus或MPI使用S7通信。S7通信服务具体功能有：在系统组态期间，将组态S7通信要使用的连接；在下载新组态之前，一直可使用这些已组态的连接；可建立到同一通信伙伴的多个连接；可随时访问的通信伙伴数受限于CPU或CP上可用的连接资源数；S7通信使您在每次调用SFB或FB时能传输最多64KB的数据块，S7-400每次调用块时最多传输四个变量，S7-300每次调用块时最多传输一个变量。

3.集成有以太网模块的PLCCPU

西门子PLC CPU类型、规格很多。集成有以太网模块的标准型CPU有：CPU 315-2 PN/DP、CPU 317-2 PN/DP及CPU 319-3 PN/DP。它们的PN接口是一个基于Ethernet TCP/IP的ProiNet接口。可支持：SIMATIC控制器间进行数据的S7通信；用于通过STEP 7进行编程、调试和诊断的PG/OP通信；与HMI和SCADA连接的PG/OP通信；基于ProfiNet和SIMAT-IC NET OPC服务器的开放式TCP/IP通信；支持作为ProfiNet I/O控制器控制分布式I/O；支持ProfiNet CBA。(www.xing528.com)

4.计算机以太网卡

用于PC/PG的以太网网卡有CP1616、CP1613、CP1612及CP1512等。如CP1616通信处理器是PCI模块（插板），用于将计算机和SIMATIC PG/PC连接到ProfiNetIO。CP 1616的ProfiNetIO服务允许其用作IO控制器和/或IO设备。其最重要的功能如，已针对ProfiNetIO进行最优化集成式4端口实时交换机，可用于实现星型拓扑和总线拓扑支持的实时通信。支持同步实时通信。开发套件（用于在任何操作系统平台上集成CP 1616）全面的诊断选项。

5.从站模块

有通信接口及I/O模块。与控制器结合构成远程PorfiNetI/O系统。型号及规格都很多。

有ET 200pro、ET 200eco DP、ET 200M、ET 200s compact及ET 200eco PN等。

ET 200pro防护等级IP65、IP66及IP67，最多可扩展16个模块，128点或长度可达1米，支持Profibus以及Profinet。应用环境更广泛，可应用于-25℃的恶劣环境中。有可选择的总线与电源连接方式。

ET 200M由以下部分组成：IM153接口模块，用于与Rrofibus-DP或ProfiNet现场总线的连接。各种I/O模块，用总线连接器连接或插入在有源总线模块内。系统运行时可更换模块。

在ET200S分布式I/O家族中，增添有支持ProfiNet功能的IM151-8 PN/DP CPU。其特点是：工作存储器容量128KB，单位指令执行时间为100ns；站点宽度可以达到2m或最大可以扩展到63个模块；带有3个功能完全相同的ProfiNet接口，可以轻松实现线性拓扑结构；支持ProfiNet中的RT和IRT通信功能；作为ProfiNet I/O控制器，可以连接128个I/O设备；支持ProfiNet CBA功能；支持开放的以太网通信，包括TCP/IP，UDP，ISO-ON-TCP；集成网页服务器功能，可以轻松查询站点诊断信息，故障信息；可以通过以太网实现时钟同步功能（NTP）；通过扩展Rrofibus-DP主站接口模块，可以实现Rrofibus-DP主站功能；可以通过网络对Firmware进行更新等。

6.SIMATICNET工业以太网网络部件

SIMATIC NET工业以太网网络部件包括工业以太网链路模板OLM，ELM和工业以太网交换机OSM/ESM和ELS以及工业以太网链路模块OMC。其中OLM（光链路模块）有3个ITP接口和两个BFOC接口。ITP接口可以连接3个终端设备和网段，BFOC接口可以连接二个光路设备（如OLM等），速度为10Mbit/s。ELM（电气链路模块）有3个ITP接口和一个AUI接口。通过AUI接口可以将网络设备连接到LAN上，速度为10Mbit/s。在普通OSM上，电气接口（TP/ITP）都是10/100Mbit/s自适应的且线序自适应。光纤接口为100Mbit/s全双工的BFOC接口，适用于多模光纤连接。二个OSM之间的最远距离为3km。在同一个网段上最多可以连接50个OSM，则扩展距离为150km。同时它还有地址学习、地址删除、设置传输波特率（10或100Mbit/s）及自适应功能，简化了网络配置和增强了网络扩展能力。此外，根据IEEE802.1Q标准，OSM/ESM还支持VLAN（虚拟局域网），它提供数据包的VLAN优先权标签。它将数据分配为由低到高（0～7）的优先权级别，对于没有目的地址的数据包则被视为低优先权的数据帧。

7.交换机

按西门子的说法，交换机是以太网的核心。所以，交换机在组建以太网中是很重要的。西门子提供有不同功能的产品，有两种可用的交换机模型：封装在外壳中的外部交换机及集成在S7 CPU、S7 CP或 分布式I/O系统ET 200中的集成交换机（例如在S7 CPU 41x-3PN中）。这也是西门子以太网接口模块的一大特点。但有的接口模块没有有带这集成交换机。带集成交换机的通常具有两个端口，用于网络的线性总线结构。有的还提供有3个或更多端口，可连接树型拓扑。图5-65所示为STEP 7中IO控制器和IO设备的ProfiNet接口的表示。

图5-65 ProfiNet接口表示

图中①为IO控制器的ProfiNet接口，②为IO设备的ProfiNet接口。③为该行表示Profi-Net接口的“接口”，④为这些行表示ProfiNet接口的“端口”。

外部交换机有入门型SCALANCE X-005、非网络管理型SCALANCE X-100、网络管理型SCALANCE X-200、等时同步实时SCALANCE X-200IRT、网管增强型SCALANCE X-300及高性能模块化SCALANCE X-400等。分别可满足不同的组网需要。

入门型工业以太网入门级交换机，配有5个传输速率可达10/100Mbit/s的RJ45端口。

非网管型交换机有电气和电气/光学两种可用形式，可实现电气电路和光学电路的相互转换。价格低廉，可构建具有交换功能的小型星形结构或线形结构。型号不同性能也不同。如SCALANCE X124可配置24个电气端口。最适合用于总线型和星形型网络结构组态（10/100Mbit/s）。再如SCALANCE X106-1可配置6个电气端口和一个光学端口（BFOC）。

网管型交换机最适合用于总线型和星形结构（10/100Mbit/s）的以太网。可作为冗余管理器与SCALANCE X-400/X-200IRT或OSM/ESM组合，实现了环形冗余，提供网络的可靠性。也有电气和电气/光学两种形式及多种型号。型号不同性能也不同。如SCALANCE X224可配置24个电气端口。再如SCALANCE X206-1/X206-1 LD可配置6个电气端口和一个光学端口（BFOC）。

等时同步实时SCALANCE X-200IRT交换机可用于配置实时和同步实时网络，以进行大量的实时数据和标准数据通信（TCP/IP）。可组建环形冗余结构和两个子网，例如，通过SCALANCE X-200IRT交换机可连接冗余的环形网。也有有电气和电气/光学两种形式及多种型号。型号不同性能也不同。如SCALANCE X204IRT可配置4个电气端口。再如SCALANCE X202_-2IRT/X202-2P IRT可配置两个电气端口和两个光学端口（BFOC或POF/PCF）。

网管增强型交换机适用于组建总线和星形结构（10/100Mbit/s）的以太网。交换机之间可以建立千兆以太网连接。双绞线用户可以直接连接设备。SCALANCE X-400交换机可与之配合，例如，处理诸如PCS7控制系统。可存在以下的网络拓扑和拓扑的组合：高速以太网和具有高速媒介冗余的千兆级以太环网；为了防止传输链路或者交换机发生错误，多达50个SCALANCE X-300交换机流线型排列连接到一个环状网内，对于双模的可组成一个总共长达150km的线路，或者对单模可组成一个总共长达1300km的线路。当环状网内一个传输路径或者SCALANCE X-300交换机发生错误，传输路径可在0.3s内重构。采用SCALANCE X-300交换机的星形结构：每个SCALANCE X-300交换机有一个星形触点可通过电信号或者光信号与多达26个节点或子网相连。用来连接双绞线的数据端子，或者网段（10/100/1000Mbit/s级）。也有电气和电气/光学两种形式及多种型号。型号不同性能也不同。如SCALANCE X310带有3个千兆级端口和7个高速以太网端口的交换机。再如SCALANCE X308-2LD带有1个千兆级电气端口、7个高速以太网端口和2个千兆级单模玻璃纤维光学端口（含有SC插座）的交换机。

高性能模块化交换机性能更高。适合于组建为高性能的线型，星形和环状结构（10/100/1000Mbit/s）的工业以太网络。用在过程控制系统（例如PCS 7）中。