西門子連接器6ES7972-0BB42-0XA0

通信功能

數(shù)據(jù)通訊用于可編程序控制器之間(如 PROFIBUS FMS) ，或一臺可編程序控制器與智能伙伴（工控機、P C等）之間的數(shù)據(jù)交換。

下面的通訊功能可用于此目的：

PG/OP 通信

包括集成的通訊功能，它用于 SIMATIC，以便與 HMI 設(shè)備（例如 TP/OP）和 SIMATIC PG編程器（STEP 7）交換數(shù)據(jù)。 編程器/OP 通訊由 MPI、PROFIBUS 及工業(yè)以太網(wǎng)支持。

S7 路徑選擇

利用S7路由選擇， PG/OP通訊可用于網(wǎng)絡(luò)之間。

S7 通信

S7 通訊是 SIMATIC S7/C7 內(nèi)優(yōu)化的集成通訊功能。 用于連接 PC 與工作站。 每個作業(yè)的用戶數(shù)據(jù)量大為 64K 字節(jié)。 S7 通訊為所有網(wǎng)絡(luò)提供簡單、功能強大的通訊服務(wù)以及與軟件接口無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。

S5 可兼容通信（發(fā)送/接收）

S5 兼容通訊（發(fā)送/接收）能使 SIMATIC S7/C7 與現(xiàn)有的系統(tǒng)，特別是 SIMATIC S5,SIMATIC S7通訊，經(jīng)過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)，也可與 PC 通訊。

標準通訊

這包括標準化的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。

• PROFIBUS-FMS（現(xiàn)場總線信息規(guī)范）

適合于幾個工作站（多16個）范圍內(nèi)的不同制造商提供的不同自動化系統(tǒng)（如PLC， PC）之間的通訊。 可以與裝有FMS接口的現(xiàn)場設(shè)備進行通訊。

由于FMS READ， WRITE和INFORMATION REPORT服務(wù)， 應(yīng)用程序可以讀或?qū)懺L問對方的變量或?qū)⒆砸训淖兞恐祩魉徒o通訊伙伴。 支持對變量值的部分訪問。 通訊通過非循環(huán)連接 （主/主， 主/從）， 帶從動或循環(huán)連接的非循環(huán)連接 （主/從） 進行處理。 利用 INFORMATION REPORT服務(wù)，允許通過廣播服務(wù)向所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)送信息 。 此外， 可以啟動FMS IDENTIFY （請求伙伴的識別特性） 和 STATUS （請求伙伴的狀態(tài)） 服務(wù)。

OPC 服務(wù)器

OPC（OLE for Process Control，用于過程控制的 OLE）的基本原理是，OPC 客戶應(yīng)用程序可以通過一個標準/開放式的多供應(yīng)商（multi-vendor）接口，與 OPC 服務(wù)器進行通訊。

IT 通訊可通過 OPC XML DA 接口實現(xiàn)。

OPC 服務(wù)器，在通訊軟件的供貨范圍內(nèi)

系統(tǒng)連接

對于許多數(shù)據(jù)終端來說，可使用集成通訊功能的通訊處理器（CP），以減輕數(shù)據(jù)終端的通訊任務(wù)負荷（例如流量控制，模塊化等）

工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE802.3(Ethernet)的強大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。利用工業(yè)以太網(wǎng)，SIMATICNET提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。繼10M波特率以太網(wǎng)成功運行之后，具有交換功能，全雙工和自適應(yīng)的100M波特率快速以太網(wǎng)(FastEthernet，符合IEEE802.3u的標準)也已成功運行多年。工業(yè)以太網(wǎng)是電力通信和電網(wǎng)信息化*的網(wǎng)絡(luò)平臺，而工業(yè)以太網(wǎng)交換機在其中更是扮演了重要的角色，現(xiàn)在讓大家了解一下工業(yè)以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和專業(yè)術(shù)語。

一、拓撲結(jié)構(gòu)
拓撲是網(wǎng)絡(luò)中電纜的布置。*，EIA-485或CAN采用總線型拓撲。但在工業(yè)以太網(wǎng)中，由于普遍使用集線器或交換機，拓撲結(jié)構(gòu)為星型或分散星型。

二、接線
工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)使用的電纜有屏蔽雙絞線(STP)、非屏蔽雙絞線(UTP)、多?；騿文９饫|。10Mbps的速率對雙絞線沒有過高的要求，而在100Mbps速率下，推薦使用五類或超五類線。
光纖鏈接時需要一對，常用的多模光纖波長為62.5/125μm或50/125μm。與多模光纖的內(nèi)芯相比，單模光纖的內(nèi)芯很細，只有10μm左右。通常，10Mbps使用多模光纖，100Mbps下，單模、多模光纖都適用。
三、接頭和連接
雙絞線接頭中RJ-45較常見，共兩對線，一對用于發(fā)送，另一對用于接收。在媒介相關(guān)接口(MDI)的定義中，這四個信號分別標識為RD+，RD-，TD+，TD-。
一條通信鏈路由DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如工作站)和DCE(數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，如中繼器或交換機)組成。集線器端口標識為MDI-X端口表明DTE和DCE可以使用直通電纜相連。假如是兩個DTE或兩個DCE相連，可以采用電纜交叉的方法或直接利用集線器提供的上連端口(電纜不要交叉)。
光纖接頭有兩種，ST接頭用于10Mbps或100Mbps;SC接頭于100Mbps。單模纖通常使用SC接頭。DTE與DCE之間的連接只需依照端口的TX、RX標識即可。

四、工業(yè)以太網(wǎng)與普通商用以太網(wǎng)產(chǎn)品

　　什么是工業(yè)以太網(wǎng)?技術(shù)上，它與IEEE802.3兼容，但設(shè)計和包裝兼顧工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用的要求。工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)計者希望采用市場上可以找到的以太網(wǎng)芯片和媒介，兼顧考慮工業(yè)現(xiàn)場的特殊要求。首先考慮的是高溫、潮濕、震動。第二看是否能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場控制柜內(nèi)。第三是電源要求。許多控制柜內(nèi)提供的電源都是低壓交流或直流。墻裝式電源裝置有時不能適應(yīng)。電磁兼容性(EMC)的要求隨工業(yè)環(huán)境對EMI(工業(yè)抗干擾)和ESD(工業(yè)抗震)要求的不同而變化?，F(xiàn)場的安全標準與辦公室的*不同。有時需要的是惡劣環(huán)境的額定值。工廠里采用的可能是工業(yè)控制柜標準而樓宇系統(tǒng)采用的往往是煙霧標準。顯然低價的商用以太網(wǎng)集線器和交換機無法達到這些要求。

　　五、速度和距離

　　討論共享型以太網(wǎng)的距離，不能忽略碰撞域(CollisionDomain)的概念。

　　共享型以太網(wǎng)或半雙工以太網(wǎng)的媒體訪問是由載波偵聽多路訪問/碰撞檢測(CSMA/CD)確定的。在半雙工的通訊方式下，發(fā)送和接收不能同時進行，否則數(shù)據(jù)會發(fā)生碰撞。站點發(fā)送前，首先要看是否有空閑的信道。發(fā)送時，站點還會在一段時間內(nèi)收聽，確保在這一時間內(nèi)沒有其它站點在進行同步傳送，終本站發(fā)送成功。反之，發(fā)生碰撞，源站點發(fā)送阻塞信號加強碰撞。競爭站點延遲后(延遲時間由算法確定，是隨機的)重試。在這種機制下CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，所有站點和所有集線器都必須在同一碰撞域內(nèi)。

　　對工業(yè)以太網(wǎng)來說，10Mbps和100Mbps是的。在10Mbps，全部采用雙絞線的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，與距離有關(guān)的概念有兩個，即網(wǎng)段(Segment)和網(wǎng)絡(luò)范圍(NetworkDiameter)。前者指連接兩個設(shè)備(集線器、交換機或主機)的距離，后者指網(wǎng)絡(luò)中兩個遠端設(shè)備之間的距離。不管是10Mbps或100Mbps的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)段的遠距離不能超過100米?？紤]網(wǎng)絡(luò)延伸用的規(guī)則就是5-4-3規(guī)則(僅僅針對10Mbps中繼器)。規(guī)則的內(nèi)容如下：一個網(wǎng)絡(luò)多有五個網(wǎng)段，四個中繼器，不多于三個的混合網(wǎng)段?；旌暇W(wǎng)段指的是同軸總線網(wǎng)段(已淘汰)。

由于雙絞線網(wǎng)段的遠距離是100米，大網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)范圍)就是500米。光纖網(wǎng)段的遠距離可達2公里，但IEEE802.3標準規(guī)定，使用光纖，級聯(lián)數(shù)多不能超過3個，且網(wǎng)絡(luò)末端需使用雙絞線，中間的兩個為光纖網(wǎng)段并保證每個網(wǎng)段不超過1公里。這樣，整個光纖網(wǎng)段長度限制在2公里。5-4-3規(guī)則對100Mbps是不適用的。建議使用100Mbps交換機。

　　六、集線器和交換機

　　中繼型集線器(集線器)集線器是構(gòu)成以太網(wǎng)拓撲的基本設(shè)備，為多端口設(shè)備，有四、八、十二口等，可級聯(lián)構(gòu)成分散星型拓撲。集線器均符合IEEE802.3中繼單元要求。這些要求包括前導碼生成、對稱和幅度補償。中繼器必須對信號再定時，這樣收發(fā)器和電纜引起的信號抖動不會在多網(wǎng)段傳播時累積。這些設(shè)備能偵測出不完整的數(shù)據(jù)包和沖突，并產(chǎn)生一個阻塞信號相作用。它們還會自動隔離有問題的端口以維持網(wǎng)絡(luò)正常工作。

　　接口轉(zhuǎn)接器另一系列產(chǎn)品是接口轉(zhuǎn)接器，有時稱為收發(fā)器。它們將一種媒介轉(zhuǎn)為另一種媒介。重要的轉(zhuǎn)換是雙絞線至光纖的轉(zhuǎn)換。由于很多集線器沒有光纖端口，接口轉(zhuǎn)接器就是用來支持網(wǎng)絡(luò)中光纖的應(yīng)用的。這些設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中是透明。端口不存儲幀也不檢測碰撞，只是將一種媒介轉(zhuǎn)為另一端兼容的信號。

　　交換型集線器(交換機)交換型集線器可以取代中繼型集線器并改善網(wǎng)絡(luò)的性能。與物理層設(shè)備-中繼型集線器不同，交換型集線器實際上是連接兩個數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)橋，也就是說碰撞域在每個交換機端口進行了終結(jié)。所以，增加了交換機就擴展了網(wǎng)絡(luò)地理上的范圍，級聯(lián)交換機可以大規(guī)模地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展交換機比中繼型集線器復雜。雙絞線端口自動與附屬端口進行速率協(xié)商(10Mbps還是100Mbps)。流量控制功能也通過協(xié)商進行。全雙工網(wǎng)段采用PAUSE方案，半雙工網(wǎng)段通常采用backpressure方案。交換機讀取一個完整的幀并察看其源地址后就能查出所連以太網(wǎng)設(shè)備的端口位置。交換機隨即產(chǎn)生一張端口地址表格并維護表的內(nèi)容。從這時起，網(wǎng)絡(luò)通信僅限于與本次傳送有關(guān)的端口。由于同步的傳送無需任何操作即可在這些端口上實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量提高了。表的內(nèi)容會根據(jù)連接信息的變化自動刷新。

　　如果某個端口收到的信息需廣播發(fā)送、群組發(fā)送或發(fā)送地址不詳，交換機會自動把信息發(fā)至所有端口。與中繼型集線器不同，這兒有多個碰撞域存在，每個碰撞域必須遵守上述的規(guī)則。

　　中繼集線器可以與交換機端口相連。如果網(wǎng)絡(luò)中都是交換機CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，則雙絞線網(wǎng)段保持100米，但級聯(lián)沒有限制。在使用光纖前必須先注明是半、全雙工。中繼型集線器與交換型集線器的對比顯然，交換機的性能比集線器提高一些，但集線器的優(yōu)點是，容易理解，在任何一個端口都可以通過網(wǎng)絡(luò)分析儀觀測數(shù)據(jù)通訊。交換機則必須在某個端口實現(xiàn)廣播發(fā)送方能測量。作為網(wǎng)橋，交換機存儲、轉(zhuǎn)發(fā)整個數(shù)據(jù)幀并引起了數(shù)據(jù)的延遲。集線器接收網(wǎng)絡(luò)信號沒有數(shù)據(jù)延遲。交換機級聯(lián)還增加延時，因此，集線器和交換機在工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)中各有各的應(yīng)用場合。

　　七、半雙工、全雙工

　　半雙工意味著同一媒體的發(fā)送和接收是異步進行的。全雙工則相反，有單獨的發(fā)送和接收通路。全雙工鏈路是擴展快速以太網(wǎng)(100Mbps)的關(guān)鍵。全雙工的鏈接網(wǎng)段不能超過兩個設(shè)備，可以是網(wǎng)卡或交換機端口。注意：不是中繼型集線器端口，集線器沒有全雙工模式。這是因為集線器是碰撞域的一部分CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，它會加強其它端口接收的碰撞。只有兩塊網(wǎng)卡時可以實施全雙工通訊，多于兩塊網(wǎng)卡時的全雙工方式，必須考慮交換機。

　　10BASE-T、10BASE-FL有單獨的發(fā)送和接收通路，根據(jù)網(wǎng)卡或交換機端口的復雜性，可以執(zhí)行全雙工。如果這些接口配置在半雙工方式下，接收、發(fā)送的同步偵測會觸發(fā)碰撞的偵測。同樣的接口設(shè)置成全雙工，由于全雙工并不遵從共享型CSMA/CD規(guī)則，碰撞檢測會被禁止。

　　全雙工鏈接的配置要正確。當站點配置在全雙工方式下，站點或交換型集線器的端口以忽略CSMA/CD協(xié)議的方式發(fā)送幀。如果另一端設(shè)置在半雙工方式下，它會偵測出碰撞并引發(fā)其它問題出現(xiàn)，如CRC出錯，網(wǎng)絡(luò)的速度下降，快速以太網(wǎng)的優(yōu)勢消失。

　　如前所述，由于碰撞的原因，100Mbps下的網(wǎng)絡(luò)范圍有所縮小。對于雙絞線網(wǎng)段和交換端口來說，網(wǎng)段的長距離是100米(在碰撞域范圍內(nèi))。問題是在光纖端口上，對于多模光纖來說，網(wǎng)段的長度是2公里;對于單模光纖來說，是15公里。半雙工方式下，受碰撞域限制，網(wǎng)段距離為412米。因此，只有在全雙工模式下(CSMA/CA被忽略)，光纖網(wǎng)段的延伸才能達到極限。快速以太網(wǎng)方式下，推薦使用交換機技術(shù)?？焖僖蕴W(wǎng)下的光纖端口，建議使用全雙工。

 西門子連接器6ES7972-0BB42-0XA0

對于診斷中繼器的拓撲連接特性，首先是級聯(lián)深度也是9個中繼器，且每個級聯(lián)的診斷中繼器接線方式請參考手冊，這里不再附圖。但注意每個中繼器的DP2/DP3網(wǎng)段可以診斷的zui遠距離是100米，有的電纜只能達到80米。

另外，診斷中繼器的DP2/DP3網(wǎng)段中不能連接分支電纜（spur line）。

圖3 DP網(wǎng)段上不能有分支電纜

且同一診斷回路上不能有兩個診斷設(shè)備，即兩個帶診斷功能的接口不能連接在一起（圖4）。

圖4 診斷回路的錯誤連接方式

關(guān)于隔離和接地的特性：
1) DP2、DP3和PG接口之間沒有電氣隔離，DP1、電源和它們之間是電氣隔離的，且PE和“地”之間是隔離的。
2) 如果系統(tǒng)希望是“浮地”的，則要求使用“浮地”的電源。但不管什么情況PE都必須是接地的。

網(wǎng)絡(luò)中終端電阻的設(shè)置以及診斷中繼器面板上的終端電阻的設(shè)置請看參考下圖：