独家版——西门子工业通讯网络研究

毕业设计报告（论文）

报告（论文）题目：西门子工业通讯网络研究 作者所在系部： 电子工程系 作者所在专业： 电气自动化技术 作者所在班级： 09242 作 者 姓 名 ： SMZ 作 者 学 号 ： 20093024230 指导教师姓名： 叶昊 完 成 时 间 ： 2012年6月10日

北华航天工业学院教务处制

北华航天工业学院电子工程系

毕业设计（论文）任务书

姓 名： 指导教师： SMZ 叶昊 专 业： 职 称： 电气自动化 副教授 班 级： 09242 学号： 20093024230 完成时间： 2012年6月10日 毕业设计（论文）题目： 西门子工业通讯网络研究 设计目标： 通过本次研究，深入理解西门子工业控制网络中的工业以太网，对西门子工业控制网络体系有进一步的了解。 技术要求： 1． 了解西门子工业网络通信的背景。 2． 掌握S7-200之间的的以太网通信。 3． 会组态S7-200的Server端与Client端。 所需仪器设备： 计算机一台、S7-200 PLC、STEP-7 Micro/WIN编程软件 成果验收形式： 论文 参考文献： 《西门子工业网络通信指南》、《现场总线网络》、《西门子工业自动化项目设计实践》 1 5周---6周 2 7周---8周 立题论证 方案设计 3 9周---13周 4 14周---16周 仿真调试 成果验收 时间 安排 指导教师： 教研室主任： 系主任：

北华航天工业学院毕业论文

摘 要

论文的研究工作是以西门子工业网络通信为背景展开的，先介绍了以太网技术的诞生及发展，接着介绍了工业以太网和西门子工业以太网的类型及其网络硬件和网络部件。研究了西门子S7-200 PLC以太网的解决方案，详尽的介绍了S7-200之间的以太网通信并对S7-200 Server端和Client端的组态方法作了介绍。最后介绍了S7-200以太网的FTP功能。

关键词西门子工业网络通信工业以太网FTP功能

I

北华航天工业学院毕业论文

目 录

第1章 绪论 ................................................................................................................................................ 1 1.1以太网的诞生 ...................................................................................................................................... 1 1.2以太网的发展史 ................................................................................................................................. 1 1.3以太网技术 .......................................................................................................................................... 2 第2章 工业以太网 ................................................................................................................................... 6 2.1与传统以太网络的比较 ................................................................................................................... 6 2.2 以太网应用与工业自动化中的关键问题及发展方向 ............................................................ 7 2.3 以太网为用户带来的利益 .............................................................................................................. 7 第3章 西门子工业以太网 ..................................................................................................................... 9 3.1什么是SIMATIC NET ...................................................................................................................... 9 3.2 SIMATIC NET工业以太网 ............................................................................................................. 9 第4章 S7-200的以太网解决方案 ..................................................................................................... 18 4.1硬件连接 ............................................................................................................................................. 18 4.2硬件需求和软件需求 ...................................................................................................................... 19 4.3 网络组态及参数设置 ..................................................................................................................... 19 第5章 S7-200以太网的FTP功能 .................................................................................................... 24 5.1 FTP SERVER功能 ........................................................................................................................... 24 5.2 FTP CLIENT功能 ............................................................................................................................ 26 第6章 结论 .............................................................................................................................................. 27 致 谢 ....................................................................................................................................................... 28 参考文献 ....................................................................................................................................................... 29

II

北华航天工业学院毕业论文

西门子工业通讯网络研究

第1章 绪论

1.1以太网的诞生

以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道，这个思想源于夏威夷大学。

上世纪60年代末，夏威夷大学的Norman Abranmson及其同事研制了一个名为ALOHA（夏威夷人问候语，即“欢迎、再见”的意思）系统的无线网络。

Metcalfe 是世界著名的研究结构——Xerox的帕洛阿尔托研究中心（PARC）的计算机科学实验工作的网络专家。

1972年底，Metcalfe和David Boggs世纪了一套网络，用于将不同的ALTO计算机连接起来，同时又把NOVA计算机连接到EARS激光打印机。在研制过程中，Metcalfe将其命名为ALTO ALOHA网络，因为该网络以ALOHA系统为基础，同时连接了众多的ALTO计算机。这个世界上第一个个人计算机局域网络——ALTO ALOHA网络首次在1973年5月22日开始运转。这一天，Metcalfe写了一段备忘录，称他将该网络改名为以太网（Ethernet），其灵感来自于“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的这一想法”。最初的实验型PARC以太网以2.94Mbit/s的速度运行。

1976年，PARC的实验型以太网已经发展到100个节点，在长1000m的粗同轴电缆上运行。1976年6月，Metcalfe和Boggs发表了题为《以太网：局域网的分布型信息包交换》的著名论文。1977年底，多点传输系统被称为CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection network，带碰撞检测的载波侦听多址访问）。从此，以太网诞生了。1979年，DEC（Digital Equipment Corp，数字设备公司（美国）、Intel和Xerox共同将此网络标准化，正式定名为以太网。

1.2以太网的发展史

? Xerox PARC创建首个以太网（1972~1977） ? DEC、Intel和Xerox将以太网标准化（1979~1983）

? 1989年ISO以标准号ISO8023采纳802.3以太网标准，至此，IEEE（Institute of Electrical

and Electtonics Engineer,电工与电子工程师学会）标准802.3正式得到国际上的认可 ? 交换式和全双工制以太网出现（1990~1994） ? 工业趋势（1995） ? 千兆以太网出现（1999）

1

北华航天工业学院毕业论文

server的设置选项，如图3-18所示。

图3-18 配置OPC服务器

17

北华航天工业学院毕业论文

第4章 S7-200的以太网解决方案

工业以太网是SIMATIC NET的重要组成部分，它作为控制级的应用网络，同单元级的PROFIBUS和现场级的AS Interface共同组成了西门子完整的工业网络体系。

S7-200系统在西门子自动化产品中属于低端的PLC系列，由于其功能完备且小巧灵活，具有很高的性价比，因而深受国内用户的青睐，在同档次产品中具有很高的市场占有率。

S7-200系列的PLC可以通过以太网模板CP 243-1及CP 243-1 IT接入工业以太网。通过这些模板，S7-200系统不仅可以通过工业以太网与S7-200、S7-300或S7-400系统进行通信，还可以与PC应用程序，通过OPC进行通信。

4.1硬件连接

S7-200 PLC站通过CP 243-1与其他S7 PLC站利用网络交换机等设备组成工业以太网，如图4-1所示。

图4-1 S7-200的以太网连接

18

北华航天工业学院毕业论文

4.2硬件需求和软件需求

硬件：

（1） CP 1613/以太网卡

（2） CP 243-1/CP-343-1（IT）/CP 443-1（IT） （3） PC/PPI电缆

（4） TP电缆、网络交换设备 软件：

（1） SIMATIC NET V6.2

（2） STEP 7 Micro/WIN32 V3.2.1以上版本 （3） STEP 7 V5.3

4.3 网络组态及参数设置

S7-200的以太网通信有如下几种方式： ? S7-200之间的以太网通信

? S7-200与S7-300/ S7-400之间的以太网通信 ? S7-200与OPC及WinCC的以太网通信

S7-200之间的通信为Server/Client方式。S7-200进行以太网通信时，可以作为Server或Client。

（1）S7-200 Server端的组态

①打开STEP 7 Micro/WIN32，新建一个项目，点击右键选择CPU的类型。第一次组态时，由于还没有对CP 243-1分配IP地址，因而需要通过PC/PPI电缆连接至S7-200的编程口进行设置。当分配了IP地址后，须将CP重新上电后IP地址才生效。

选择“Communications”按钮可以设置连接方式：选择“Set PG/PC Interface”，如果连接使用串口，将访问选择为“Micro/WIN→PC/PPI cable（PPI）”；如果连接使用CP 5611网卡，则将访问点选择为“Micro/WIN→CP5611（PPI）”，如图4-2所示。

19

北华航天工业学院毕业论文

图4-2 新建S7-200项目

如果不清楚CPU的类型，可以通过“Read PLC”来读出CPU的型号。 ②然后，选择菜单“Tolls→Ethernet Wizard”通过向导进行CP 243-1的组态。 ③选择CP 243-1模板的位置。注意CPU右边的第一个扩展模板位置为“0”。这个位置也可以通过“Read Modules”读出。然后选择“Next”。

④接下来设置CP 243-1模板的IP地址：192.168.147.1，子网掩码：255.255.255.0。连接的网络速度可以选择自适应：“Auto Detect Communications”。当然，也可以设置10Mbit/s或100Mbit/s，要根据网络设备的连接情况而定。如果网络中有DHCP服务器，也可以选择自动获取IP，但建议使用静态IP。

⑤接下来可以设置CP 243-1模板的连接数。CP 243-1模板最多可以建立8个以太网连接，这里设置连接为1。然后选择“Next”。

⑥选择本站为Server端。

“Local Properties”设置本站（Server）属性： TSAP：默认10.00。

TSAP有两个字节组成，第一个字节定义了连接数，其中 ? Local TSAP定义范围：16#02、16#10——16#FE

? Remote TSAP定义范围：16#02、16#03、16#10——16#FE 第二个字节定义了机架号和CP槽号。

如果只连接第一个客户端，可以制定对方的IP地址，否则可以选择“Accept all connection Requsets”设置远端站（Client）属性：

20

北华航天工业学院毕业论文

TSAP：默认10.00，设定规则同上。 ⑦最后生成CRC数据。

⑧组态信息要占用一定的V存储区，该存储区的大小随组态的不同有所变化，这个存储区在用户程序中不允许在被使用。

⑨选择“Next”后，可以看到生成了子程序“ETHO_CTRL”和组态信息的存储区域。最后选择“Finish”结束组态向导。

⑩在程序中调用生成的子程序“ETHO_CTRL”，如图4-3所示，这样，Server端的组态就完成了。

图4-3 调用子程序

（2）S7-200 Client端的组态 CP 243-1组态为Client的步骤同Server的组态前①~⑤步是相同的，只是Server和Client端的选择有所区别。但注意组态Client端的CP 243-1的IP地址为192.168.147.2。

⑥选择本站为Client端。

“Local Properties”设置本站（Client）属性： TSAP：默认10.00。

TSAP有两个字节组成，第一个字节定义了连接数，其中 ? Local TSAP定义范围：16#02、16#10——16#FE

? Remote TSAP定义范围：16#02、16#03、16#10——16#FE 第二个字节定义了机架号和CP槽号。

21

北华航天工业学院毕业论文

“Requsets Properties”设置远端站（Server）属性：

TSAP：默认10.00，设定规则同上。远端站（Server）的TSAP号可以在组态远端后再确定。

“Keep Alive Function”可以选择检测链接的功能。

前面组态Server时本站TSAP使用的是默认值10.00，因此这里远端站TSAP就填10.00。另外，设定了本站的TSAP后，不要忘了确认一下远端站（Server）中“远端站（Client）”的TSAP参数。两者都要一一对应。

⑦ Client端需要建立连接。选择“New Transfer”，定义新的传输。

⑧在Client端可以定义是从Server端读数据（Read）还是向Server端写数据（Write）。 ⑨选择CRC和连接检测时间间隔后，可以看到生成了子程序“ETHO_CTRL”、“ETHO_XFR”和组态信息的存储区域。

⑩在程序中调用生成的子程序“ETHO_CTRL”、“ETHO_XFR”，如图4-4所示。

图4-4 调用子程序

其中：

“START”：触发器数据交换；

“Chan_ID”：连接号（0~7）也可以输入连接名：Connection0_0； “Data”：传输号（0~31），也可以输入连接名：PeerMessage_1； “Error”：可以通过该输出查看具体的错误代码。

22

北华航天工业学院毕业论文

将程序和组态信息分别下载到Server端和Client端的CPU后，在Client端可以通过触发“ETHO_XFR”来读取数据或向Server端发送数据。

23

北华航天工业学院毕业论文

第5章 S7-200以太网的FTP功能

基于同一国际标准的IT功能将工控领域和传统的办公网络连接在一起，通过CP 243-1 IT

模块，可以使以太网上的PC，通过WEB浏览器对S7-200系统进行监控；S7-200系统可以通过FTP（Flie Transfer Protocol，文件传送协议）的方式与PC传输数据文件。

FTP用来上传文件或数据到文件服务器，或从服务器下载。用户只要安装FTP客户端软件（例如IE浏览器），就可以进行文件传送，从而使异构系统间的文件传输更为方便。

IT-CP的FTP功能包括FTP Server功能和FTP Client功能。

5.1 FTP Server功能

FTP Server功能是将S7-200作为FTP Server，客户可以通过FTP访问IT-CP的系统文件。

（1）首先，需要定义客户的账号和密码并为其分配用户权限。CP 243-1 IT上可以建立8个账户，但某一时刻只允许一个客户访问，如图5-1所示。

图5-1 建立账户

（2）将组态信息编译下载至S7-200后，FTP Client可以访问CP 243-1 IT的系统文件，如图5-2所示。

用户可以将自己开发的网页通过该功能上传到CP 243-1 IT模板中去，然后通过IE访

24

北华航天工业学院毕业论文

问。

如图5-3所示，在IE地址栏中输入地址http://140.80.100，可以访问访问CP 243-1 IT内置的网页，在Status Chart中可以选择访问S7-200中的数据。

图5-2 Client端通过FTP访问S7-200系统数据

图5-3 通过IE访问IT-CP内置网页

25

北华航天工业学院毕业论文

5.2 FTP Client功能

IT-CP可以作为FTP Client来访问FTP Server，将本地的数据发送到FTP Server上或FTP Server端的文件读回到S7系统中。

配置CP 243-1 IT的FTP Server功能：

①在组态向导中选择“FTP”，设定FTP访问的相关参数，如图5-4所示。

图5-4 配置FTP客户端

②在子程序调用程序“ETHO_FTPC”来触发FTP Client任务，当然，程序中必须调用“ETHO_FTPC”。

③在S7-200中定义发送的内容，如在VB100开始的地址定义“h”、“e”、“l”、“l”、“o”。

④触发“写”任务，在FTP Server端指定的路径中可以看到一txt文件。打开该文件可以看到内容为“hello”。

这样，通过CP 243-1 IT模板的FTP功能，用户可以更方便的利用IT功能访问S7-200系统，而S7-200系统应用范围也将更加广泛。

26

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/20h6.html