什么是工业以太网?西门子S7-300/400工业以太网讲解

    工业以太网中，plc站必须通过Industrial Ethernet CP( CP343-1、CP443-1)模块连接至以太网，PC机通过网卡CP1613连接至以太网。

    工业以太网的连接包括电气网络的连接和光纤网络的连接，它们也可以混合连在一起电气连接可以使用ELM（电气链路模块）、ESM（电路交换机模块）来实现，光纤连接可以

使用OLM（光纤链路模块）、OSM（光路交换机模块）来实现。如果连接成冗余环网，则其中一个交换机(ESM或OSM)须设置成RM（冗余管理）模式。

    在共享局域网( LAN)中，所有站点共享网络性能和数据传输带宽，所有的数据包都经过所有的网段，在同一时间只能传送一个报文。

    在交换式局域网中，每个网段都能达到网络的整体性能和数据传输速率，在多个网段中可以同时传输多个报文。本地数据通信在本网段进行，只有指定的数据包可以超出本地网段的范围。

    交换模块是从网桥发展而来的设备，利用终端的以太网MAC地址，交换模块可以对数据进行过滤，局部子网的数据仍然是局部的，交换模块只传送发送到其他子网络终端的数据。与一般的以太网相比扩大了可以连接的终端数，可以限制子网内的错误在整个网络上的传输。

    交换技术虽然比较复杂，但交换技术与中继技术相比有以下优点。

    ①可以选择用来构建部分网络或网段，通过数据交换结构提高了数据吞吐量和网络性能，网络配置规则简单。

    ②不必考虑传输延时，可以方便地实现有50个OSM或ESM的网络拓扑结构。通过连接单个的区域或部分网络，可以实现网络规模的无限扩展。

    在全双工模式，一个站能同时发送和接收数据。如果网络采用全双工模式，不会发生冲突。全双工模式需要采用发送通道和接收通道分离的传输介质，以及能够存储数据包的部件。

    由于在全双工连接中不会发生冲突，支持全双工的部件可以同时以额定传输速率发送和接收数据，因此以太网和高速以太网的传输速率分别提高到20Mb/s和200Mb/s。

    由于不需要检测冲突，全双工网络的距离仅受到它使用的发送部件和接收部件性能的限制，使用光纤网络时更是如此。

    S7-300/400工业以太网通信处理器有下列特点：

    ①通过UDP连接或群播功能可以向多用户发送数据；

    ②CP443-1和CP443-1 IT可以用网络时间协议(NTP)提供时钟同步；

    ③可以选择KeepAlive功能；

    ④使用TCP/IP的WAP功能，通过电话网络（如ISDN），CP可以实现远距离编程和对设备进行远程调试；

    ⑤可以实现OP通信的多路转换，最多连接16个OP;

    ⑥使用集成在STEP 7中的NCM，提供范围广泛的诊断功能，包括显示CP的操作状态，实现通用诊断和统计功能，提供连接诊断和LAN控制器统计及诊断缓冲区。

    (1) CP343-1/CP443-1通信处理器

    CP343-1/CP443-1是分别用于S7-300和S7-400的全双工以太网通信处理器，通信速率为10Mb/s或100Mb/s。CP343-1的15针D形插座用于连接工业以太网，允许AUI和双绞线接口之间的自动转换。RJ-45插座用于工业以太网的快速连接，可以使用电话线通过ISDN连接互联网。CP443-1有ITP、RJ-45和AUI接口。

    CP343-1/CP443-1在工业以太网上独立处理数据通信，有自己的处理器。S7-300/400 PLC通过该通信模块可以与编程器、计算机、人机界面装置和其他S7和S5 PLC进行通信。

    通信服务包括用ISO和TCP/IP传输协议建立多种协议格式、PG/OP通信、S7通信、S5兼容通信和对网络上所有的S7站进行远程编程。通过S7路由，可以在多个网络间进行PG/OP通信，通过ISO传输连接的简单而优化的数据通信接口，最多传输8KB的数据。

    可以使用下列接口：ISO传输，带RFC1006的（如CP1430TCP）或不带RFC1006的TCP传输，UDP可以作为模块的传输协议，S5兼容通信用于S7和S5，S7-300/400与计算机之间

的通信。S7通信功能用于与S7-300（只限服务器），S7-400（服务器和客户机），hmi和PC机（用SOFTNET S7或S7-1613）通信。

    可以用嵌入STEP 7的NCM S7工业以太网软件对CP进行配置。模块的配置数据存放在CPU中，CPU启动时自动地将配置参数传送到CP模块。连接在网络上的S7 PLC可以通过网络进行远程配置和编程。

    (2)  CP343-1 IT/CP443-1 IT通信处理器

    CP343-1 IT/CP443-1 IT通信处理器分别用于S7-300和S7-400，除了具有CP343-1/CP443-1的特性和功能外，CP343-1 IT/CP443-1 IT可以实现高优先级的生产通信和IT通信，它有下列IT功能。

    ①Web服务器：可以下载HTML网页，并用标准浏览器访问过程信息（有口令保护）。

②标准的Web网页：用于监视S7-300/400，这些网页可以用HTML工具和标准编辑器来生成，并用标准PC工具FTP传送到模块中。

    ③E-mail:通过FC调用和IT通信路径，在用户程序中用E-mail在本地和世界范围内发送事件驱动信息。

    (3) CP444通信处理器

    CP444将S7-400连接到工业以太网，根据MAP3.0（制造自动化协议）标准提供MMS（制造业信息规范）服务，包括环境管理（启动、停止和紧急退出），VMD（设备监控）和变量存取服务。可以减轻CPU的通信负担，实现深层的连接。

    以太网通信包括PLC站与站之间的通信及PLC与上位机监控站之间的通信，PLC站与站之间的通信可以通过STEP 7及NCM IE等软件来完成，与上位机的通信则需要使用SIMATIC Net软件。