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通讯环境中的工业以太网
来自办公领域的 LAN 标准。
目前,以太网的市场占有率已**过 90%,并有上升趋势,已成为当今世界各地局域网(LAN)应用中的良好网络。 此基带 LAN 规范是在 20 世纪 70 年代开发出来的,并在国际标准 IEEE 802.3 中实现了标准化。以太网继续迅速发展,并在所有速度范围和应用领域内确立了自身地位。
重要事件包括:
以太网成为各种网络协议(如 TCP/IP)的基础。TCP/IP 负责在 LAN 之间传输数据,它构成了 IT 服务(如 Internet)的基础。另外,还可轻松集成各种不同的 LAN 技术,如带有无线 LAN 的以太网。
很多供应商都可提供用于办公区域的以太网组件,但它们不是总能满足工业领域的特定要求。
为了对以太网网络进行规划、运行和维护,在**范围内提供了充分胜任的人员。
工业标准型以太网。
以太网广泛地用于办公领域及其相关技术和知识的广泛普及,使得工业领域关注该技术。为了对这些网络进行改造,使它们可以适应工业环境中经常性出现的较其苛刻的要求,西门子公司较大地提高了它们的工业能力、可用生、可靠性和实时性能,并进一步推出了可靠耐用的连接技术。这导致了“工业以太网”的出现。西门子公司的所有工业以太网设备的使用都较其容易。*任何专业 IT 知识,即可以完成实施支持服务。
通过针对环境恶劣的工业应用进行相应添加,西门子已证明以太网也可在这些应用中成功使用。这种方法不仅已一致而成功地应用于工业以太网和 PROFINET,而且还应用于工业 WLAN。
符合 IEEE 802.3 的工业以太网
工业以太网是一种功能强大的网络,兼容于 IEEE 802.3 标准(以太网),面向工业型应用。它可确保将广泛的应用领域(如办公与生产)进行相互联网。
工业以太网利用了以太网技术,并通过以下措施对其进行强化以可以用于工业领域:
在适合工业应用的以太网组件方面,西门子将重点放在后续产品的兼容性以及长达 10 年的供应时间上面。
用于自动化系统的开放性工业以太网标准
**(2012 年底)范围内所安装的 PROFINET 节点已**过 600 万个,这使得 PROFINET 成为自动化领域内良好的跨供应商工业以太网标准 (IEC 61158/61784)。
PROFINET 通过加快生产过程、提高生差率和提高工厂可用性来推动公司的成功。
产品优势一览:
网络中出现的故障,不仅导致设备操作员无法访问现场设备,而且,还常常意味着这些设备不再可以相互通信。较坏的情形下,这会导致生产停机。SINEMA Server 网络监控软件专门针对工业应用而开发,可以早期检测并查明这类问题。
生产性网络中,以太网设备节点的数量日益增多。维护或生产笥停机期间长时间、费时费力地搜索大型工业网络中的故障是一种无法预见的成本动因,必须尽可能地避免。因此,对于每一个高效的生产系统来说,基于以太网的生产性网络在整个诊断期间保持良好的网络透明性是必不可少的属性之一。
但是,借助合适的网络管理系统(例如,专门针对工业应用而设计的 SINEMA Server)可以早期发现问题,从而可以适时采取相应的措施。
运行期间,即使仅仅出现了一个网络故障,相互连接的各个网络节点也可能很快产生大量报警。拓扑知识和各个网络节点诊断值,共同构成了快速识别并且排除网络故障的原因的决定性因素。采用完整、真实的网络图,可以分析可能存在的电缆缺陷或设备故障。设计高可用性应用时,它尤其有帮助作用。
它所构成的系统,多年以来已经成为 IT 领域网络可用性不可或缺的组成因素,现在,也日益成为生产性环境较有价值的补充。
SINEMA Server 软件具备自动拓扑识别、连续网络监控、丰富的诊断功能和报告功能,可以为工业网络提供较大程度的透明性。
关键性应用简介:
这包括标准化的数据通讯协议。
ISO、TCP/IP 与 UDP 传输协议
使用 ISO 和 TCP/IP 作为传输协议。
PROFINET
基于工业以太网,PROFINET 实现了现场设备(IO 设备)与控制器(IO 控制器)的直接通讯,并可提供运动控制应用等时驱动控制解决方案。
媒体冗余协议(MRP)
IEC 61158 Type 10 标准中*的用于提高环形拓扑结构网络可用性的协议。
并行冗余协议 (PRP)
采用符合 IEC 62439-3 标准的冗余方法,创建高可用性要求的、平行、独立网络。PRP 冗余方法的基础是通过两个独立网络(LAN A,LAN B)将帧发送两次。
信息技术(IT)
IT 通过工业以太网将 SIMATIC 与信息技术相整合。SIMATIC 也可以使用这些通信方法和通信通路。 根据产品及扩展阶段, SIMATIC或相应的通讯处理器支持 IT 环境下的技术,如:
IP 路由 (IP-R)
通过两个独立接口(集成网络分离)以及 SCALANCE S 和 SCALANCE XM-400/XR-500,可实现 SIMATIC S7 到工业以太网(CP 343-1 Advanced 和 CP 443-1 Advanced)的系统连接,该连接支持千兆接口和 PROFINET 接口之间的 IP 报文传送。SCALANCE M 移动无线路由器可以在移动互联网及其所连接的局域网之间路由。
OPC (开放性、高效性、协作性)
OPC 是一种标准的、开放的、独立于供应商的接口,广泛应用于自动化领域。它允许采用大量的各种不同协议(例如,S7 通信、PROFINET 和 SNMP 等)连接具备 OPC 功能的应用。
编程器/OP 通信
SIMATIC 自动化系统采用本身具备的通信功能,可以处理自身和 HMI 设备(例如 TP/OP)与可编程设备(带 STEP 7、STEP 5)之间的数据通信。MPI、PROFIBUS 和工业以太网支持编程器/OP 通讯。
S7 通信
S7 通讯是在 SIMATIC S7 基础上优化的集成通讯功能(SFB)。它可用于连接 PC 与工作站。 每个作业的用户数据量较大为 64 KB。S7通讯提供简单、高效的通讯服务,是一种用于所有网络的独立软件接口.
开放式通讯
通过开放式通讯 (SEND/RECEIVE),SIMATIC S7 控制器可与其他 SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 控制器 、PC 和第三方系统进行通讯。另外,为了方便地连接 HMI 站,还提供有 FETCH 和 WRITE 功能。
BACnet 通讯
BACnet(楼宇自动化与控制网络)是 ASHRAE(美国、与工程师学会)的一个通信协议,用于楼宇自动化和控制的数据网络。 其同样适用于管理和自动化层,并被视为 ANSI、CEN 和 ISO 标准。
MES/ERP 通信 (ERPConnect)
采用固件扩展(需单独订购),通过数据库连接(例如 ORACLE、MySQL、MS-SQL、 DB2)与 ERP 或 MES 系统进行通信
对于许多数据终端来说,都提供有已在固件中实现通讯功能的通讯模块(CP, CMs, TIM),并可由此减轻数据终端的通讯任务负荷(例如流量控制,模块化等)。
概述
以太网
工业以太网
PROFINET
网络诊断
对于您已经联网的自动化系统,相关文档是否完备?是否过时 ?
您是否可以简便地以图形方式概览工厂网络中的全部设备 ?
工厂运行期间,是否可以收到新的设备和网络故障有关的通知 ?
偶发性网络故障是否曾经导致了工厂停产 ?
你是否也使用 HMI SCADA 系统监控网络状态 ?
您是否可以针对具体的设备和用户调整网络诊断功能 ?
标准通讯
通过集成的电子邮件客户端,网络组件、通讯处理器和网络转换可发送电子邮件,以提供装置状态信息(如装置停机或即将发生过载)或自动请求一次维修。
通信处理器可利用静态 HTML 页面实现 Web 诊断功能;利用可自由设置的 HTML 页面,实现了用户友好的显示画面。
耦合简便、通用,例如 PLCs 可连接到不同的工控机或嵌入系统。
系统连接