工业以太网将控制网络集成到信息技术(IT)中,可与使用TCP/IP协议的计算机传输数据,可使用E-mail和Web技术,用户可在工业以太网的Socket接口上编制自己的协议,可在网络中的任何一点进行设备启动和故障检查,冗余网络可构成冗余系统。
西门子可提供以太网通信模块或通信处理器,远程访问路由器可在广域网连接的两个以太网之间实现远程通信。
1)西门子工业以太网中采用的新技术
(1)消除冲突的全双工方式。由于避免了报文竞争,数据吞吐量明显地增加,在两个节点之间可同时发送和接收数据,全双工快速以太网链路的数据传输率可增加到200 Mb/s,
(2)交换技术(Switching)。交换技术用开关将一个网络分成若干段,降低了网络通信的负载。在每个独立的段中,本地数据通信独立于其他段,因此可以在不同的段内同时发送数据。利用交换技术易于扩展网络的规模,通信范围实际上没有限制。
(3)自适应网络节点(数据终端和网络组件)。可自动识别信号传输速率(10 Mb/s或100 Mb/s)。
2)将S7-200接入以太网
将S7-200接入以太网,计算机应安装以太网网卡,S7-200配备以太网模块CP243-1或互联网模块CP 243-1 IT。安装了STEP7-Micro/Win之后,计算机上将会有一个标准的浏览器,可以用它来访问CP 243-1 IT模块的主页。使用以太网时,在编程软件中应配置TCP/IP协议。在“通信”对话框中,应为网络中的每个以太网/互联网模块指定远程IP地址。
3)工业以太网通信处理器CP 243-1
CP 243-1用于将S7-200连接到工业以太网,通过工业以太网实现S7-200、S7-300或S7-400PLC和PC的数据交换,*多可以建立8个连接。模块采用半双工或全双工通信,使用RJ-45接口和TCP/IP协议,数据传输速率为10 Mb/s或100 Mb/s,用STEP7-Micro/Win对CP 243-1进行配置。通过工业以太网可以实现远程编程和监控服务,例如上传、下载程序和监视系统的状态。
使用标准化、开放和与制造商无关的OPC接口(S7-OPC),PC(计算机)的应用程序通过工业以太网可以存取S7-200的数据,存取数据需要软件包SOFTNET-S7。通过这种方式,可以实现被处理的数据可视化、存档或用PC作进一步处理,例如通过VB、VC应用程序、WinCC或WinAC进行处理。CP 243-1的配置数据被存储在S7-200的CPU中。更换板卡后不用重新编程和配置。在出厂时CP 243-1预设了不能更改的的MAC地址。
4) CP 243-1 IT通信处理器
(1) S7通信。CP 243-1 IT基于标准的TCP/IP协议进行通信,通过RJ-45接口访问以太网,同时可以与*多8个S7控制器通信,提供S7-OPC的连接,简化了网络的管理。通过S7通信服务“XPUT/XGET”,CP 243-1 IT既可作为客户机,也可作为服务器。通过S7通信服务“READ/WRITE”作为服务器使用。
(2) IT通信。该模块除了具有一般以太网的通信功能外,还具有IT功能,可以用S7-200的编程软件来配置。
①作为发送E-mail的SMTP客户机,除了文本信息外,还可以传送嵌入的变量,*多可以组态32封E-mail,每封*多1024个字符。
②作为Web服务器,通过通用的页面工具生成动态画面,随板卡赠送Apples小程序,作为页面与S7数据的接口,通过它用户可以在计算机上利用普通浏览器访问页面,实现部分人机界面功能。
③作为HTTP服务器,可以同时用*多4个Web浏览器读写访问S7-200系统的过程数据和状态数据,提供S7-200系统诊断和过程变量访问的HTML页面,提供Java Apples和Beans,用于开发自己的HTML页面和Java Apples。HTML页面和Java Apples保存在CP243-1IT的文件系统中。
④FTP客户机可以访问CP 243-1 IT的FTP服务器,可以作为与FTP服务器进行数据交换的FTP客户机,*多可以组态32个FTP客户机运行。FTP客户机功能支持READ、WRITE和DELETE指令。
(3)组态。提供工业以太网和STEP7-Micro/Win,实现S7-200系统的远程编程、组态和诊断,*多有8个用户权限,用于访问文件、状态信息和过程变量。无需重新编程/组态以太网功能,即可更换模块(热插拔)。由于IT功能的组态保存在CP 243-1 IT中,在更换CP 243-1 IT时必须重新将该组态装入模块中。
SCALANCE W 产品完美地将可靠性、耐用性和安全性集成于一身:
- 适用于工业和自动化客户
- 适用于恶劣气候条件下的室外型应用
- 适合集成大控制柜或装置内
工业无线 LAN (IWLAN) 技术是 IEEE 802.11 标准的一个扩展,尤其适合在实时与冗余性方面具有苛刻要求的工业应用。这为用户提供了独特的无线网络,既可用于过程关键型数据通信,又可用于非过程关键型数据的通信。SCALANCE W 产品是通过它们的无线电信道可靠性以及坚固结构类型加以区分的,满足人们已熟知的 SIMATIC 机械耐久性方面的极高要求。为防止未经授权的操作,这些产品提供了的用户识别(鉴别)标准机制和数据加密,也可以集成进现有的安全解决方案中。
无线基础设施
与铜缆和光纤电缆相比,无线传输技术使用的是无线电波。电磁波的传播特性可能会有很大差别,取决于安装有无线基础设施的空间环境。
SCALANCE W 模块可使用诸如 MIMO、高质量接收器和容错调制,来提高信号质量,防止无线通信中断。通过对 IEEE 802.11 标准进行扩展,还可从 PROFINET IO 进行可靠的无线传输以构成无线安全应用的基础,或者可传输具有极短响应时间和更新数据的视频数据。
采用 IWLAN 的网络解决方案
移动终端设备允许,例如,连续信息流从管理级向下流至生产级。
IE/PB Link PN IO(带 SCALANCE W 客户端模块,例如,W722)用来基于无线技术连接 PROFIBUS 设备。
这就意味着可随时随地快速、容易而安全地提供信息。
坚固性和工业适用性
SCALANCE W 可能会处在很宽温度范围内的波动环境条件之下,或者与粉尘与水连续接触。凭其坚固可靠的外壳、以及抗冲击、抗振设计,可用于条件苛刻的工业环境中。
EEC(增强型环境条件)系列设备也可以进行针对性的强化设计(采用涂层印刷电路板抗冷凝,提高温度范围等),也可以用于铁路应用中。这种设计中还包含适合在工业环境中使用的天线、电源和电缆等附件。
电源和数据在具有以太网供电(PoE)功能的一条电缆上传输,因而节省了投资和维护成本。
交换介质 C-PLUG 用于保存工程组态数据,即使没有经过专门培训的人员,也可在很短时间内完成部件更换。这就将停产时间降到程度,并节省了培训成本。
除了 C-PLUG 的功能外,KEY-PLUG 交换介质在 SCALANCE W78x/W74x 和 W77x/W73x 上还允许启用其它功能。
数据通讯的可靠性
符合标准 IEEE 802.11n,IWLAN 无线通信更可靠。其的优势是使用了多路径传播技术 (多输入多输出,Multiple Input, Multiple Output (MIMO))。这使得设备可以并行地使用多个天线。这实现了更高的数据传输率,降低了大量反射问题对环境造成影响的可能性。
带有符合 IEEE 802.11n 的 IWLAN 口的 SCALANCE W 产品可在发送和接收方向上各支持多达三个传输流。
冗余网络设计还可以无线方式来实现。为此,无线信道采用了冗余型设计,其故障恢复时间仅数毫秒,因此,包重复或者无线信道中的干扰不会影响具体的应用。
在标准 WLAN 中,所有节点对无线信道的访问是无组织性的。这意味着无法对由带有关键数据的节点进行的接入进行预测。
iPCF 功能 (supported by device types with iFeatures) 允许以无线方式连接的多个 PROFINET IO 设备实时进行循环数据传输。另外,这可使得移动节点从一个无线区域被迅速转移转到另一个无线区域(漫游),这样 PROFINET IO 通信就不会中断。
增加了数据传输速率
遵循 IEEE 802.11a/b/g/h 标准的 WLAN 系统采用一个信道完成数据的发送和接收。其实现的总数据传输速率为 54 Mbps。
借助信道绑定技术,可以同时使用两个信道。配合符合标准 IEEE 802.11n 的 MIMO 技术,其总数据传输率可以达到 450 Mbps。
采用信道绑定技术,提高遵循 IEEE 802.11n 标准的 IWLAN 网络的数据传输率
优势
- 由于所有产品符合公认的 IEEE 802.11 标准且适合 2.4 GHz 和 5 GHz,投资安全保障较高
- 无磨损和破损,从而节省连接器、拖曳电缆、滑动触头或卷绕装置的维护和维修成本
- 数据流量可预测(确定性响应),且无线链路上具有确定的响应时间
- 通过 PROFINET 和 PROFIsafe 以无线方式传输标准信号和故障安全信号
- 在 Zone 2 危险区域内进行低成本安装
- 使用 KEY-PLUG,可用附加功能对某些 SCALANCE W 产品的功能进行扩展
- 通过 KEY-PLUG/C-PLUG,可在发生故障时简便更换设备