PLC实用教程（西门子）第6章西门子PLC通信技术.pptVIP

6.3.2 PROFIBUS组成 4．PROFIBUS协议结构 PROFIBUS协议以ISO/OSI参考模型为基础，其协议结构如图6-16所示。 图6-16 PROFIBUS协议结构图 6.3.2 PROFIBUS组成 作为一种高效、快速的通信协议，PROFIBUS使用了第1层（物理层）、第2层（数据链路层）及第7层（应用层），而第3～6层没有使用。正是这种简化的结构确保了协议能够快速、高效地进行数据传输。PROFIBUS互连模型如图6-17所示。 图6-17 PROFIBUS互连模型 6.3.2 PROFIBUS组成 5．PROFIBUS介质存取协议 在PROFIBUS协议的设计时必须考虑满足介质存取控制的两个要求： （1）在主站间通信时，必须保证在正确的时间间隔内，每个主站都有足够的时间来完成其通信任务。 （2）在PLC与从站之间通信时，必须快速、简捷地完成循环，实时地进行数据传输。为此，PROFIBUS提供了两种基本的介质存取控制：令牌传递方式和主从方式。 令牌传递方式可以保证每个主站在事先规定的时间间隔内都能获得总线的控制权。令牌是一种特殊的报文，它在主站之间传递着总线控制权，每个主站均能按次序获得一次令牌，传递的次序是按地址升序进行的。 6.4 工业以太网通信技术 1．以太网简介 以太网是最早的局域网，也是当前最畅销的局域网。以太网最初的原型来自夏威夷大学的ALOHA网络。1973年，Xerox Palo Alto研究中心的研究人员Robert Metcalfe和David Boggs等人在ALOHA网络的基础上，采用CSMA/CD算法，设计了通信速率达2.94Mbit/s的网络系统作为Alto工作站之间的互联网络。 2．工业以太网 工业网络必须能够反应灵活并能在短时间内满足控制要求，必须确保网络的容量和最大限度的使用其机器及设备，将停机时间减少到最小。所有的生产过程和管理进程必须互动。 这就要求在自动化和信息技术领域中使用的工业网络必须满足以下几个前提条件： ? 从传感器/执行器层到工厂管理层传送连续的信息流 ? 整个网络每个站点的信息有效性 ? 在工厂部门间实现数据快速交换 6.4 工业以太网通信技术 3．工业以太网应用机制 符合IEEE 802.3u标准的、具有交换功能的、全双工、自适应的100Mbps快速以太网（Fast Ethernet）已得到了广泛应用。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术，这些新技术包括： （1）交换技术（Switch） 如果使用交换机将网络分成几个网段，可实现负载分离，将共享的局域网进行有效的冲突域划分。各网段之间的数据可独立于其他所有网段，在各自网段内进行通信。 （2）自适应功能（Auto sensing） 自适应功能使网络节点自动检测信号的传输速率。 （3）自动协商功能 自动协商是快速以太网的一种配置协议。在启动实际的数据传输前，网络设备会自动协商一个由任何配置（10Mbit/s或100Mbit/s）提供的传输模式。 6.4 工业以太网通信技术 （4）千兆位布线系统 SIMATIC NET的8芯Fast Connect布线系统可以支持1Gbit/s的传输速率。 （5）冗余技术（Redundancy） 对于工业应用来说，在网络出现错误后，能够快速对网络进行恢复非常重要，否则所连接的终端设备会断开逻辑通信链路。这会造成工厂过程控制的失控或系统紧急停机。 有下列功能（FC）可用于处理在连接上进行的通信： ? AG_SEND 从指定的用户数据区取出用户数据，并将它传送给工业以太网CP。 ? AG_RECV 将所接收的用户数据传送到调用所指定的用户数据区。 6.4 工业以太网通信技术 用户程序命令以太网CP通过已组态的连接发送或接收数据，如图6-18所示。 图6-18 连接上的CPU和以太网CP之间的交互作用 6.4 工业以太网通信技术 4．工业以太网的发展趋势 随着工业以太网技术的高速发展，现在它的市场占有率已高达80%左右。 现在，工业以太网技术已经开始向实时工业以太网和无线工业以太网的方向发展。奥地利贝加莱（BR）已经开发出实时以太网，而不久的将来，面向未来工业网络的新一代工业以太网部件也将出现。 5．SIMATIC NET工业以太网 在开放的、不同种类的SIMATIC NET通信系统内，工业以太网是用于管理的、单元级的网络。从物理结构上说，工业以太网是一个使用屏蔽同轴电缆或双绞线的电气网络，或者是一个使用光纤电缆的光学网络。 6.4 工业以太网通信技术 工业以太网已被结合到SIMATIC NET原理中，该原理允许将管理的、单元级和现场级与PROFINET/PROFIBUS以及AS接口相结合，进行全面联网。如图6-19所示。 图6-19 SIM