珠海西门子一级代理商

自动化技术

1．simotion工业以太网网络介质
西门子工业以太网网络通常使用的物理传输介质为屏蔽双绞线（fc tp）、工业屏蔽双绞线（itp）和光纤。

1.1 屏蔽双绞线（fast connection twist pair）
fc tp快速连接双绞线用于将dte快速连接到工业以太网上，配合西门子fc tp rj45接头使用，连接方式如图1所示：

图1： fc tp电缆与tp rj45接头

将双绞线按照tprj45接头标示的颜色插入连接孔中，快捷、方便地将dte设备连接到工业以太网上。使用fc双绞线从dte到交换机长通信距离为100米（dte到dte）。也可以使用普通rj45接头，为了保证数据传输的可靠性，在无干扰情况下长通信距离为5米。
rj－45连接有两种连接方式，交叉连接（如图2所示）和直通连接（如图3所示）。交叉连接用于网卡之间的连接或集线器之间的连接；直通线用于网卡与集线器之间或网卡与交换机之间的连接。siemens交换机由于采用了自适应技术，可以自动检测线序，故通过交换机可以选择任意一种电缆进行连接。

图2 交叉线连接

图3 直通线连接

simotion 带有rj45接头，建议使用西门子fc tp和fc tp rj45接头。

1.2 工业屏蔽双绞线 （industrial twisted pair）
屏蔽双绞线如图4所示，它有白/蓝和白/橙两对双绞屏蔽线。外部包有屏蔽层和绝缘层，用于连接有itp端口的以太网设备。通过itp电缆连接的两个设备的远距离为100米。

图4 itp电缆结构图

连接itp电缆的连接头有两种，即 9 针或 15 针的sub－d 接头，如图所示5、6：

     
图5 sub－d9针接头                                                图6 sub－d 15针接头

使用sub－d 接头进行连接的网络连接牢固，不易松动。其连线方法及9/15 接头的转换可以查阅西门子手册 。同样itp电缆也会有交叉连接的情况，可以直接定购 itp xp 标准电缆 。
simotion只有rj45以太网接口，通常不使用工业双绞线itp。

1.3光纤
按光在光纤中的传输模式不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。
多模光纤：中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600mb/km的光纤在2km时则只有300mb的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
单模光纤：中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。
光纤技术只允许点对点的连接，即一个发送装置只对应一个接收装置。因而两个站点之间需要有发送和接收两根光纤进行连接。所有simaticnet 标准的光缆都是两根光纤。光纤的连接头有很多种如图7所示：

图7 光纤的连接头

其中各种连接头都有各自的优点，例如：st 连接头安装简易，比较适合于现场连接，（西门子bfoc接头就是st 接头）；fc接头有一个不固定的套环，可以提供较好的机械的隔离；sc连接头适合紧密连接，其推拉设计可以避免在安装过程中的光纤平面受损，应用比较普遍。在西门子的网络设备中，大多光纤链路设备使用bfoc接头。
光纤通讯应用于工业以太网的优点：
隔离电气的站点或网段
没有电气的接地问题
没有屏蔽电流
数据传输不受外界电磁干扰
不受雷电的影响
不会产生电磁干扰
重量轻
根据光纤的类型不同，长距离的通讯依然可以保持高的通讯波特率
带有rj45接头的simotion 可以直接连接到交换机的电气接口上，交换机之间可以通过光纤连接，增加通信距离和抗干扰性。

2．simotion工业以太网网络拓扑结构
通过西门子交换机组成的以太网有三种网络拓扑结构：1）总线型；2）星型；3）冗余环网。图8所示为scalance200组成的冗余环网。

图8 冗余环网示例

3．配置simotion以太网接口

3.1在硬件配置中设定以太网接口
在scout界面中点击simotion cpu，右键点击“open hwconfiguration”进入硬件配置界面，例如d435，x120和x130为以太网接口，双击选择的通信接口，在弹出的界面中定义ip地址和子网掩码，如图9所示：

图9 设定通信接口

注意：
即使建立两条以太网，两个以太网通信接口不能设置在相同的网段中或相同的ip地址。

3.2 在线联机设定以太网接口
将编程器连接到simotion 以太网接口上，在控制面板“setting the pg/pcinterface”接口中将访问点指向使用的编程网卡例如“s7online（step7）->tcp/ip ->intel(r) pro/1000 mt ”。打开simatic manager，使用菜单命令“plc”->“editethernet nodes”在界面中选择“browse”键浏览网络上所有的站点，如图10所示：

图10 浏览网络上的站点

每一个接口在硬件的前面板标有网卡的mac地址，选择站点，在“edit ethernetnodes”界面中设置ip地址和子网掩码，点击“assign ipconfiguration”键传送设定的命令。如图11所示：

图11设置站点地址

ip地址设置完成后，可以使用以太网接口编程。

4．编写通信程序
通过以太网进行站点间的通信有两种方式：1）udp；2)tcp。

4.1 udp通信方式
udp通信协议不需要在通信前建立连接，在发送和接收的数据报文中带有通信方的ip地址和端口号。通信函数存储于在“communication”->“datatransfer”目录下，在发送方调用发送函数的示例程序如图12所示（使用lad编写）：

图12 udp发送程序

发送函数参数解释如下：
sourceport
发送方的端口号，数据类型uint，例如2001。

destinationaddress
接收方的ip地址，数据类型为数组，array [0..3] ofusint，在4个字节中输入接收方的ip地址，例如192、168、0、122，表示ip地址为192.168.0.122。

destinationport
接收方的端口号，数据类型uint，例如2000。

communicationmode
通信模式，“enumudpcommunicationmode”枚举数据类型，有两种选择:
(1)“close_on_exit”，通信完成后释放通信资源；
(2) “do_not_close_on_exit”， 通信完成后仍占用通信资源。

datalength
发送的数据长度，数据类型udint，大长度1400字节。

data
发送数据区，数据类型为数组，array [0..1399] of byte。

out
发送函数状态信息，数据类型dint。

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概述

适配于电子模板的机械模板

采用系统自带电压总线的配置方式，建立的布线

键控连接技术保证高抗振性，大 5 g

有各种型号的电源模块、电子模块。

可更换的接线盒（甚至在站网络内也可替换）

电子模块的自动编码

自带屏蔽的背板总线，确保数据具有很高的安全性

具有端子色码以及识别插槽编号用的色码

用螺丝固定的端子和弹簧压接的端子以及“fastconnect”快速接线端子。采用fastconnect快速接线端子后，接线时间可以缩短 60 %。

①总体检查。

    a．首先检查电源指示灯是否亮，如果不亮，则检查电源电路。

    b．检查运行指示灯是否亮，如果不亮，则检查有何异常情况发生。

    c．检查报警指示灯是否亮，如果不亮，则进一步检查报警原因。

    d．检查输入/输出是否正常。

    e．检查外部环境是否正常。

    f．检查单元模板内部电路。

    ②电源电路的检查。检查电源供电电压是否在规定范围内；检查电源端子接线是否良好；检查熔丝是否完好；检查电源指示灯是否正常。

    ③运行指示灯不亮的检查。当电源指示灯亮，而运行指示灯不亮（排除指示灯本身故障原因），说明系统已因某种异常而中止了正常的运行。首先检查系统设置是否设在运行状态。如果在运行状态，再用编程器检查异常内容，如果编程器无显示，可关断电源重新接通再试，如果仍无显示，则单元模板有问题；如果有显示，可根据编程器显示内容进一步进行判断，故障原因主要在程序编制有问题，或i/o连接不好，或i/o地址设置有误，或扫描周期超过了设定值等。

    ④报警指示灯亮的检查。用编程器检查报警信息或报警号，参照说明书，针对报警信息内容原因，采取相应的措施。

    ⑤输入/输出不正常的检查。用万用表测量端口电压是否在规定范围内，相应指示灯亮或熄是否与端口电压*，如果不正常则要进一步进行检查。

    ⑥外部环境的检查。当温度过高时应考虑安装风扇、空调等；温度过低时则应考虑安装加热器；湿度过大时应考虑装空调；粉尘过多时应除尘，并考虑改善电柜的密封。

在进行可编程控制器控制系统设计时，尽管有着不同的被控对象和设计任务，设计内容可能涉及诸多方面，又需要和大量的现场输入、输出设备相连接，但是基本内容应包括以下几个方面：

    (1)明确设计任务和技术条件。

    设计任务和技术条件一般以设计任务书的方式给出，在设计任务书中，应明确各项设计要求、约束条件及控制方式。因此，设计任务书是整个系统设计的依据。

    (2)确定用户输入设备和输出设备。

    用户的输入、输出设备是构成plc控制系统中除了作为控制器的plc本身以外的硬件设备，是进行机型选择和软件设计的依据。因此，要明确输入设备的类型（如控制按钮、行程开关、操作开关、检测元件、保护器件、传感器等）和数量、输出设备的类型（如信号灯、接触器、继电器等执行元件）和数量以及由输出设备驱动的负载（如电动机、电磁阀等），并进行分类、汇总。

    (3)选择可编程控制器的机型。

    可编程控制器是整个控制系统的核心部件，正确、合理地选择机型对于保证整个系统的技术经济性能指标起着重要的作用。艾特贸易小编提示plc的选型包括机型的选择、存储器容量的选择、i/o模块的选择等。

    (4)分配i/o通道，绘制i/o接线图。

    通过对用户输入、输出设备的分析、分类和整理，进行相应的i/o通道分配，并据此绘制i/o接线图。

    至此，基本完成了plc控制系统的硬件设计。

    (5)设计控制程序。

    根据控制任务和所选择的机型以及i/o接线图，采用梯形图语言设计系统的控制程序。设计控制程序就是设计应用软件，这对于保证整个系统安全可靠地运行至关重要，必须经过反复调试，使之满足控制要求。

    (6)必要时设计非标准设备。

    在进行设备选型时，应尽量选用标准设备。如无标准设备可选，还可能需要设计操作台、控制柜、模拟显示屏等非标准设备。

    (7)编制控制系统的技术文件。

    在设计任务完成后，编制系统的技术文件。技术文件一般包括设计说明书、使用说明书、i/o接线图和控制程序（如梯形图等）。