SIEMENS西门子随州代理商

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好用的工业自动化以太网

尽管工业自动化的用户希望只有一种工业以太网标准，事实上是工业现场网络标准的争夺从现场总线标准转移到工业以太网标准，IEC61158和IEC61784-2已经包含了至少十种工业以太网协议，且大多数协议之间互不兼容，因此，只能由用户和市场选择决定哪些以太网协议会终在实际应用中胜出。

  (1)Powerlink

  Powerlink是由奥地利的贝加莱(B&R)公司在2001年研发且投入使用的实时以太网技术，它采用基于IEEE802.3的标准以太网PHY层和MAC层设计，在数据链路层加载了一个Powerlink 软协议栈，并通过此协议栈管理网络的任务调度。

  优点完全兼容标准快速以太网不需要特殊的ASIC支持，Ethernet Powerlink只是软件，只要刷新软件系统就可以运行Ethernet Powerlink网络拓扑结构灵活，支持任意类型及其组合网络开放，可以与多种类型的网络实现互连，包括Profibus、DeviceNet、Ethemet/IP、CANopen 等配置简单，一个工具Automation Studio就可以实现完整的连接。

  缺点当I/O数量很少时，Powerlink的网络速度与EtherCAT相比不一定有优势。然而随着网络节点的增多，所传输数据量的增大，Powerlink方显其速度优势。这种工厂互连涉及的大的数据传输以及网络的全厂拓展也符合工业4.0的趋势。

  (2)ProfiNet

  ProfiNet是Profibus组织开发的开放工业以太网标准，主要成员有西门子公司和Phoenix Conturt Pwing 的设计目标是满足所有自动化控制系统的需要、主要由三部分组成∶ProfiNa NRT(Nm Real Time，非实时)，ProfNe RT(Real Time，实时)和ProfNet IRT(lsochrons Real Time，同步实时)。

  优点：特的集成概念支持透明的网络接口，如通过Pmy连接其他网络有庞大的客户群良好的公司信誉(西门子公司)。

  缺点：生产商的市场垄断解决方案非常复杂ProfiNETIRT需要特殊的西门子ASIC芯片支持配置非常复杂很小的改动也需要西门子工程师的帮助。

  (3) Ethernet/IP

  Ethemet/IP由ODVA于2001提出，主要成员有Rockwell、OMRON。

  优点：与DeviceNet和ControlNet一样，它们都是基于CIP协议的网络完全标准化，不需要特殊的ASIC芯片支持.有标准的测试和测试系统。

  缺点：组件需要IEEE1588的支持(时钟)，系统的性能由网络的负载来决定，级需要网络进行配置，时钟组件非常的昂贵。

  (4)SERCOSⅢ(SErial Realtime COmmunication System，串行实时通信系统)

  SERCOS是一种用于在工业机械电气设备的控制单元与数字伺服装置及PLC之间，实现串行实时通信的guojibiaozhun(IEC61491)。

  20世纪80年代，德国电气电子协会(ZVEI)和德国机床协会(VDW)成立协会制定控制器和驱动器之间开放的下一代标准，于1989年诞生SERCOS标准接口。代SERCOS接口支持2~4Mbit/s的传输率，SERCOS于1995年成为guojibiaozhunIEC61491，第二代SERCOS始于1999 年，传输率提高到8~16Mbit/s，并且非同步通信得到扩展，2001年开始向下兼容。2004年发布第三代SERCOSⅢ，集成快速以太网技术，传输率提高到100Mbit/s。

  优点：网线物理冗余，提高了系统的可靠性循环时间小。

  缺点：网络封闭，不能与其他网络连接需要特定的ASIC芯片支持网络拓扑只适合总线型和令牌关注点只局限于驱动系统。

  (5)EtherCAT(Ethernet Control Automation Technology，以太网控制自动化技术)

  EtherCAT由Beckhoff公司于2003年推出，并成立ETG标准组织，推行网络的标准化，已经有了大量的实践应用。

  优点：通信协议非常有效，可以实现理论上的传输时间，可以兼容标准以太网卡、在工业PC内减少插卡，节约空间。

  缺点：控制理念是集中控制，需要 Bechhoff公司专有的 ASIC 芯片支持有两个物理层(E-bus和标准以太网)，不能直接连接到非EtherCAT的网络，没有开放的标准支持通信和设备模型，只有Beckhoff公司可以提供硬件，没有标准的测试。

  目前，以太网技术已经被工业自动化行业广泛接受。为了满足高实时性能应用的需要、各大公司和标准组织纷纷提出了各种提升工业以太网实时性的解决方案，从而产生了实时工业以太网。

1.自由端口模式

  程序通过自由端口模式可以控制S7-200CPU的通信端口。可使用自由端口模式来实现自定义通信协议，以与多种类型的智能设备进行通信。自由端口模式支持ASCII协议和二进制协议。

  为启用自由端口模式，可使用特殊内存字节SMB30(适用于端口0)和SMB130(适用于端口1)。程序将使用下列方法来控制通信端口的操作:

  (1)传输指令(XMT)和传输中断传输指令允许S7-200从COM端口传输Zui多255个字符。传输完成后，传输中断将通知S7-200中的程序。

  (2)接收字符中断接收字符中断将通知用户程序，COM端口上的字符已经接收完毕。程序按照使用的协议，对该字符做出响应。

  (3)接收指令(RCV)接收指令接收COM端口的整条信息，在完全接收到信息后，产生程序中断。可使用S7-200的SM存储器来配置接收指令，用于在已定义的环境下，启动和停止信息的接收。接收指令将使程序能够启动或停止基于特定字符或时间周期的信息。大多数协议均可通过接收指令来完成。

  只有在S7-200处于RUN(运行)模式时，才能激活自由端口模式。将S7-200设置为STOP(停止)模式将暂停所有的自由端口通信，通信端口也随之回到S7-200系统块所设置的协议。使用自由端口模式见表6-9。

  2.使用RS-232/PPI多台主设备电缆和具有RS-232设备的自由端口模式

  可使用RS-232/PPI多台主设备电缆和自由端口通信功能，将S7-200CPU连接到与RS-232标准兼容的各种设备，必须将电缆设置为用于自由端口操作的PPI/自由端口模式(5号开关=0)。6号开关既可选择为本地模式(DCE)(6号开关=0)，也可选择为远程模式(DTE)(6号开关=1)。

  数据从RS-232端口传输到RS-485端口时，RS-232/PPI多台主设备电缆处于“传输”模式；电缆在闲置或将数据从RS-485端口传输到RS-232端口时，处于“接收”模式。电缆检测到RS-232传输行上有字符时，立即从“接收”模式切换到“传输”模式。

  RS-232/PPI多台主设备电缆支持1200 baud~115.2 kbaud的波特率。使用RS-232/PPI多台主设备电缆外壳上的DIP开关，可设置合适的电缆波特率。表6-10显示了波特率和开关位置。

  当RS-232传输线处于闲置状态的时间超过周转时间之后，电缆将重新切换到“接收”模式。电缆的周转时间由选择的波特率确定，见表6-10。

  如果在使用了自由端口通信的系统中，正在使用RS-232/PPI多台主设备电缆，则S7-200中的程序必须包含下列情形下的周转时间:

  (1)S7-200响应由RS-232设备所传输的信息。在S7-200接收到来自RS-232设备的请求信息之后，S7-200必须将响应信息的传输延迟一段时间，延迟时间应大于或等于电缆的周转时间。

  (2)RS-232设备响应从S7-200传输的信息。在S7-200接收到来自RS-232设备的请求信息之后，S7-200必须将下一个请求信息的传输延迟一段时间，延迟时间应大于或等于电缆的周转时间。

  在上面两种情况中，通过延迟使RS-232/PPI多台主设备电缆具有充足的时间从“传输”模式切换到“接收”模式，以将数据从RS-485端口传输到RS-232端口。