理论教育 以太网基础知识:在西门子人机界面组态与应用技术中的应用

以太网基础知识:在西门子人机界面组态与应用技术中的应用

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:西门子的工控产品已经全面地“以太网化”,S7-300/400的各级CPU和新一代变频器SINAMICS的G120系列、S120系列都有集成了PROFINET以太网接口的产品。IP地址通常用十进制数表示,用小数点分隔,例如192.168.0.117。S7-300/400/1200/1500CPU默认的IP地址为192.168.0.1,默认的子网掩码为255.255.255.0。

以太网基础知识:在西门子人机界面组态与应用技术中的应用

1.工业以太网

工业以太网(Industrial Ethernet,IE)是遵循国际标准IEEE 802.3的开放式、多供应商、高性能的区域和单元网络。工业以太网已经广泛地应用于控制网络的最高层,并且越来越多地在控制网络的中间层和底层(现场设备层)使用。

西门子工控产品已经全面地“以太网化”,S7-300/400的各级CPU和新一代变频器SINAMICS的G120系列、S120系列都有集成了PROFINET以太网接口的产品。新一代小型PLC S7-1200、S7-200 SMART、大中型PLC S7-1500、新一代人机界面的精智系列、精简系列、精彩系列面板和移动面板都有集成的以太网接口。分布式I/O ET 200 SP、ET 200S、ET 200MP、ET 200M、ET 200Pro、ET200eco PN和ET 200AL都有PROFINET通信模块或集成的以太网通信接口。

工业以太网采用TCP/IP协议,可以将自动化系统连接到企业内部互联网(Intranet)、外部互联网(Extranet)和因特网(Internet),实现远程数据交换。可以实现管理网络与控制网络的数据共享。通过交换技术可以提供实际上没有限制的通信性能。

西门子的工业以太网最多可以有32个网段、1024个节点。铜缆最远约为1.5km,光纤最远为150km。可以将S7 PLC、HMI和PC链接到工业以太网,自动检测全双工或半双工通信,自适应10M/100Mbit/s通信速率。通过交换机可以实现多台以太网设备之间的通信,实现数据的快速交互。

2.MAC地址

MAC(Media Access Control,媒体访问控制)地址是以太网端口设备的物理地址。通常由设备生产厂家将MAC地址写入EEPROM或闪存芯片。在网络底层的物理传输过程中,通过MAC地址来识别发送和接收数据的主机。MAC地址是48位二进制数,分为6个字节(6B),一般用十六进制数表示,例如00-05-BA-CE-07-0C。其中的前3个字节(6位十六进制数)是网络硬件制造商的编号,它由IEEE(国际电气电子工程师协会)分配,后3个字节代表该制造商生产的某个网络产品(例如网卡)的序列号。MAC地址就像我们的身份证号码,具有全球唯一性。

每个CPU在出厂时都已装载了一个永久的唯一的MAC地址,MAC地址印在CPU上。不能更改CPU的MAC地址。

3.IP地址(www.daowen.com)

为了使信息能在以太网上准确快捷地传送到目的地,连接到以太网的每台计算机必须拥有一个唯一的IP地址。IP地址由32位二进制数(4B)组成,是Internet Protocol(网际协议)地址,在控制系统中,一般使用固定的IP地址。

IP地址通常用十进制数表示,用小数点分隔,例如192.168.0.117。

4.子网掩码

子网是连接在网络上的设备的逻辑组合。同一个子网中的节点彼此之间的物理位置通常相对较近。子网掩码(Subnet mask)是一个32位二进制数,用于将IP地址划分为子网地址和子网内节点的地址。二进制的子网掩码的高位应该是连续的1,低位应该是连续的0。以常用的子网掩码255.255.255.0为例,其高24位二进制数(前3个字节)为1,表示IP地址中的子网地址(类似于长途电话的地区号)为24位;低8位二进制数(最后一个字节)为0,表示子网内节点的地址(类似于长途电话的电话号)为8位。具有多个PROFINET接口的设备(例如CPU 1515-2PN),各接口的IP地址应位于不同的子网中。

S7-300/400/1200/1500CPU默认的IP地址为192.168.0.1,默认的子网掩码为255.255.255.0。与编程计算机通信的单个CPU可以采用默认的IP地址和子网掩码。

5.路由器

IP路由器用于连接子网,如果IP报文发送给别的子网,首先将它发送给路由器。在组态时子网内所有的节点都应输入路由器的地址。路由器通过IP地址发送和接收数据包。路由器的子网地址与子网内的节点的子网地址相同,其区别仅在于子网内的节点地址不同。

在串行通信中,传输速率(又称波特率)的单位为bit/s,即每秒传送的二进制位数。西门子的工业以太网默认的传输速率为10M/100Mbit/s。

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