PROFIBUS通讯在隧道监控系统中的应用
严海，卢志航，严敏，郭胜军
（上海交技发展股份有限公司）
摘要：随着隧道监控的发展，PLC技术越来越多的在隧道监控中得到应用，而PLC因其可靠性高、运用灵活等特点，是一项较为成熟的解决方案。随着我国经济的高速发展，通畅高效的交通系统成为经济进一步发展的基本需求，从而高速公路亦得以蓬勃发展。作为高速公路路段中相对事故率较高的隧道区域，为保证行车安全，提高行车效率，通常在长隧道或特长隧道内设置隧道监控系统，集中监控隧道内通风、照明以及行车情况，在必要时候发布诱导和指导性信息。而隧道内通风、照明、以及交通诱导设备均分散于整个隧道区域，因此集成隧道内各要素信息，方便隧道监控人员的集中监控与管理，成为隧道监控系统设置的主要目的。
关键词：区域控制器、DP网络、PLC
PROFIBUS APPLICATION for Tunnel Monitoring System
Yan Hai, Lu Zhihang, Yan Min, Guo Shengjun
(Shanghai Communications technology Development Co., Ltd)
Abstract: With the development of tunnel monitoring, PLC technology more and more has been applied in the tunnel control. The PLC for its high reliability, the use of flexible characteristics, is a more mature solution. With the rapid development of China's economy, Smooth and efficient transport system as the basic needs of the further development of the economy, Which has been booming highway. As a freeway accident rate is relatively high in the tunnel area, to ensure driving safety, Improve traffic efficiency, usually in long tunnels or long tunnel inside the tunnel monitoring system set up, Centralized control tunnel ventilation, lighting and driving conditions, when necessary, induction and guidance published information. The tunnel ventilation, lighting, and traffic guidance equipment are scattered throughout the tunnel area, Therefore, the elements of an integrated information within the tunnel, the tunnel control staff to facilitate centralized monitoring and management of a tunnel to set the main purpose of monitoring system.
Key Words: Regional Controller, DP Fieldbus, PLC
1 系统概述
贵州崇溪河至遵义高速公路（简称崇遵高速）位于贵州北部，该段高速公路起于重庆至湛江公路雷神店（重庆境）与崇溪河高速公路的终点，止于遵义市的忠庄铺，与贵阳至遵义公路相接，全长117.7公里。该公路为双向四车道高速公路，设计行车速度60km/h。沿线共有隧道18座，其中A类隧道2座，B类隧道4座，C类隧道4座，D 类隧道8座。
系统规模具体如下表所示。
表1-1 系统设备分布表
一般来说，隧道监控主要包括交通监控子系统、通风监控子系统、照明监控子系统和火灾报警应急系统等[10]。
交通监控系统主要是通过车检器等采集道路交通信息，作出判断，通过情报板、可变信息标志等向车辆发布正确合适的交通信息，同时控制交通灯，诱导疏通车辆。
通风控制系统主要是综合了道路交通信息、COVI浓度、车况信息以及隧道长度等，通过先进的通风算法，实现隧道内风机的自动运行，同时也达到节约能源的目的。
照明控制系统主要是根据隧道洞内外的亮度差异，调节隧道进出洞口的基本照明、加强照明等回路，达到合适的隧道内光强度。这样，避免了车辆驾驶员白天进入隧道和夜晚离开隧道产生的“黑洞效应”，以及白天离开隧道和和晚上进入隧道产生的“白洞效应” ，让驾驶员轻松适应进出隧道的光强度变化，减少交通事故，同时也节约了能源。
2隧道监控系统组成
隧道控制系统由主控制器和区域控制器构成，主控制器是该系统的大脑，它收集所有的区域控制器采集的现场信号，并且下达所有监控指令。
主控制器和区域控制器之间采用西门子公司PROFIBUS总线进行连接。
PROFIBUS是国际性的开放式的现场总线标准，即EN50 170欧洲标准；且现已成为IEEE 国际标准和中国国家GB标准，具有传输速率高、传输距离远、可靠性高、响应速度快的优点。鉴于隧道电磁环境的现状，系统采用抗干扰能力强、传输距离大的光纤接口PROFIBUS网络。即每个区域控制器上设置PROFIBUS现场总线光缆OLM模块构筑整个系统的冗余环形光缆总线，为现场区域控制机之间，以及区域控制机与主控制器之间构筑了一个高可靠性的数据高速公路，
2.1 PLC硬件设计
PLC选用SIEMENS公司的S7-300和S7-400系列控制器。
主控制器组成：西门子400系列PLC CPU412-1、CPU的24V电源PS407、以太网模块CP443-1。主控制器和区域控制器，通过OLM，组成一个DP网络，主控制器作为主站，区域控制器作为从站。主控制器通过DP网络，将区域控制器采集的交通监控信息、通风设备信息和通风照明设备读取过来。同时，也给区域控制器发送交通监控、通风设备和通风照明设备的控制命令。
区域控制器组成：西门子300系列PLC CPU313C-2DP、16路数字量输入模块SM321、16路数字量输入模块SM322、2路模拟量输入模块SM331、串口通讯模块CP340。
系统网络设计
系统网络图如下
图1 隧道监控系统的网络拓扑图
图2 PROFIBUS冗余环形光纤总线
区域控制器选用的都是CPU313-2DP，CPU上第二口是集成的Profibus DP口。在Siemens Step7编程软件里对它进行组态时，需将本地控制器组态为DP从站，并定义从站地址（地址不可重复）和总线传输率（一般1.5Mbps，所有同一个子网的本地控制器
应该设置为一样）。然后，定义各自的输入输出数据及通讯点数，也就是定义出一个数据缓存区，当DP网络搭建完成之后，各DP从站和主站的数据交换都是在这个缓存区完成的。
主控PLC选用的是CPU412-1，内置一个Profibus DP口。在Siemens Step7编程软件里对CPU412-1进行组态的时候，需将主控PLC组态为DP主站，为其分配独一无二的DP地址，总线传输率和从站一致，然后将之前组态好的本地控制器加入CPU412-1的Profibus DP网。这样就完成了主控PLC到本地控制器的通讯组态，之后数据交换的工作都是由DP 模块自动来完成的。
网络交换模块选用西门子的OLM产品。OLM具备2个9针RS485接口，能很方便的接入CPU的总线，同时还具有两对收发的光口，能够便捷的构成光纤环网。
程序设计
下面以风梅垭隧道为例
硬件配置
先建立一个工程，添加一个主控制器MC（CPU412-1）和8个区域LC控制器（CPU313C-2DP）
然后打开主控制器MC的硬件配置
先将MC的CPU412的DP接口选择成主站，并将它的DP地址分配为2选定PROFIBUS(1):DP master system（1），再到右侧将CPU31X拖到PROFIBUS(1):DP master system（1）处，会出现如下对话框
选择前面配置好的LC，将8个LC全部添加到PROFIBUS(1):DP master system （1），然后分别给每个LC定义DP地址，可以分别定义成3-10，注意：不能有重复！如果已经将8个LC全部添加到了PROFIBUS网络中，则DP网络结构如下图：
下图所示：
在这个里面可以添加通过DP网络和MC通讯的类型、长度和地址，可以看出，对于MC来说，LC相当于远程I/O,所有的输入输出都是用I和Q来表示的。
MC和8个LC的通讯数据分配如下：
MC与LC1：MC中IB0-IB159对应LC1中QB400-IB559
MC中QB0-QB159对应LC1中IB400-QB559
MC中IB160-IB319对应LC2中QB400-IB559
MC中QB160-QB319对应LC2中IB400-QB559
MC中IB320-IB479对应LC3中QB400-IB559
MC中QB320-QB479对应LC3中IB400-QB559
MC中IB480-IB639对应LC4中QB400-IB559
MC中QB480-QB639对应LC4中IB400-QB559
MC中IB640-IB799对应LC5中QB400-IB559
MC中QB640-QB799对应LC5中IB400-QB559
MC中IB800-IB959对应LC6中QB400-IB559
MC中QB800-QB959对应LC6中IB400-QB559
MC中IB960-IB1119对应LC7中QB400-IB559
MC中QB960-QB1119对应LC7中IB400-QB559
MC中IB1120-IB1279对应LC8中QB400-IB559
MC中QB1120-QB1279对应LC8中IB400-QB559
做了如上的通讯地址分配后，就可以对MC和LC之间的数据交换进行编程了。
例如：主控制器MC和区域控制器LC1的通讯数据交换编程：
对应的数据交换区域是：MC中IB0-IB159对应LC1中QB400-IB559
MC中QB0-QB159对应LC1中IB400-QB559 在MC中定义8个共享数据块DB1-DB8，分别用于存储MC给LC1-LC8发送的数据，再定义8个共享数据块DB11-DB18,分别用于存储LC1-LC8给MC发送的数据。每个数据块的长度设定为160个字节（上面提到，MC和每个LC之间的数据交换为160个字节的输入和160个字节的输出）。
在LC1中定义两个公共数据块，分别用于接收来自MC发送来的命令和发送给MC的现场设备的状态信息，长度也是160个字节。
将DB1中要从MC发送给LC1的160个字节的数据赋值给MC中的QB0-QB159,这样的话，在LC1中的IB400-IB559中，就可以读到MC中的QB0-QB159的值，将这160个字节的数据存放到LC1的DB1中，然后把他们作为MC主控制器发出的控制命令，来控制LC现场的交通信号灯、车道指示器、通风设备和可变信息控制器等。
将LC1从采集的现场设备状态信息存放到LC1的数据块DB2中，然后把DB2
中的160个字节的数据赋值给LC1中的QB400-QB559,在MC中的IB0-IB159中就能读到LC1中的QB400-QB559的数据，然后MC把IB0-IB159中的数据赋值到DB11中，这样，MC的DB11中，就存储了LC1现场设备的状态信心，可以在上位机上显示LC1所有现场设备的状态信息。
以上就是MC和LC之间的数据交换， MC和LC之间通过PROFUBUS通讯，将MC和LC1-LC8组成一个PROFIBUS网络，相互之间发送命令和返回状态信息。
3 结语
该系统自投入运行开始，系统一直运行可靠稳定，操作方便，保证隧道内所有设备可控，设备状态可监视。随着自动化控制技术的不断发展，这样的应用也越来越多，控制效果也会越来越好，整个隧道监控系统也会日趋完善。
企业工业控制网络安全技术探讨及实现1 韩晓波 (中国石化齐鲁分公司信息技术部，山东淄博，255400) 摘要：由于工业控制系统由于运行环境和平台的相对独立，其安全性被人们所忽视。随着企业信息化发展，管理和控制网络更加深入的融合，平台也愈加开放。新一代的病毒入侵生产控制系统已经成为企业平稳生产运营的重大安全隐患，为保障基于企业网络业务的持续性、稳定性，需要在管理和控制网络采取相应的安全防护措施，建立有针对性的安全防护体系。 关键词：工业控制系统网络安全 Tofino技术区域管道 中图分类号TH89 文献标志码 B 文章编号 1000-3932（2012）04-0498-06 2010年10月，来自伊朗的一个关于工业网络病毒Stuxnet（计算机蠕虫病毒）的报告引起了全球的注意，该病毒通过Windows操作系统中此前不为人知的漏洞感染计算机，并通过网络、移动介质以及西门子项目文件等方式进行传播。Stuxnet病毒是专门设计来攻击伊朗重要工业设施的，包括备受国际关注的布什尔核电站，它在入侵系统之后会寻找广泛用于工控系统的软件，并通过对软件重新编程实施攻击，病毒能控制关键过程并开启一连串执行程序，最终导致的后果难以预估。Stuxnet是目前首个针对工控系统展开攻击的计算机病毒，已经对伊朗国内工业控制系统产生极大影响，Stuxnet可以说是计算机病毒界革命性创新，给工业控制系统网络安全带来新警示-“工业病毒”时代已经来临。 随着信息技术的不断推广应用，诸如内部控制系统（DCS及PLC等），国内、外化工领域逐步推广应用的各种安全控制系统（紧急停车系统ESD、停车联锁/仪表系统SIS、仪表保护系统IPS及故障安全控制系统FSC等）[1]以及基础应用类系统（一些定制系统）与外界不再隔离。越来越多的案例表明，工厂信息网络、移动存储介质、因特网以及其它因素导致的网络安全问题正逐渐在控制系统和基础应用类系统中扩散，直接影响了生产控制的稳定与安全。这将是我们石油炼化连续性生产企业面临的重大安全课题。随着石油化工及电力等行业进入规模化生产，生产装置积聚的能量越来月大，可能造成的重大工业事故使人们前所未有地重视工业生产中的安全问题 [2,3]。 1 企业控制网络安全现状
第一章概述 1.1 自动化控制系统的发展 1.2 全集成自动化 1.3 SIMATIC NET工业通信网络 第二章MPI通信 2.1 MPI概述 2.2 MPI网络 2.3 设置MPI 2.3.1 设备MPI参数 2.3.2 PC侧的MPI通信卡的类型 2.3.3 利用电话网程编程 2.4 PLC-PLC之间通过MPI通信 2.4.1 全局数据包通信方式只适用于S7300/400之间通信2.4.2 无组态连接通信方式 双边编程通讯方式：适用于S7300/400之间通信单边编程通讯方式：适用于S7300/400之间通信2.4.3 组态连接通信方式 2.5 S7PLC与HMI产品之间的MPI通信 2.5.1 PLC与TP/OP通信 2.5.2 S7PLC与监控软件WinCC的MPI通信 2.5.3 WinCC和PLC之间的远程通信 第三章PROFIBUS通信 3.1 PROFIBUS介绍 3.1.1 PROFIBUS的协议结构和类型 3.1.2 PROFIBUS总线和总线终端器 3.2 PROFIBUS总线的拓扑结构 3.2.1 PROFIBUS电气接口网络 3.2.2 PROFIBUS光纤接口网络 3.2.3 其他PROFIBUS接口网络 3.3 PROFIBUS总线设置和属性 3.4 PROFIBUS的应用 3.5 PROFIBUS诊断 3.6 PROFIBUS连接从站设备的应用 3.7 FDL通信方式 3.8 FMS通信方式 3.9 PROFIBUS-S7通信 第4章工业以太网通信 4.1以太网简介 4.1.1 以太网的诞生 4.1.2 以太网的发展历史 4.1.3 以太网技术 4.2 工业以太网 4.2.1 与传统以太网的比较 4.2.2 以太网应用于工业自动化中的关键问题及发展方向
1，自动控制系统的发展及其体系结构 模拟仪表控制系统（分散的） 直接数字控制系统（集中的） 集散控制系统（分散控制，集中管理） 现场总线控制系统 2，DCS的结构：分散过程控制装置部分；集中操作和管理系统部分；通信部分 特点：分散控制，集中管理 3，现场总线的基本概念 现场总线定义为应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向、串行、通信系统，也被称为开放式，数字式，多点通信的底层控制网络。 国际ISEC61158对现场总线的定义：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式，串行，多点通信的数据总线称为现场总线。 4，在现场总线控制系统中，总先设备分为：变送器，传感器，执行器，驱动器，控制器，控制监控器，网络互联设备，其他现场总线设备。 5现场总线控制系统的技术特点：系统的开放性；互可操作性与互用性；现场设备的智能化与功能的自治化；系统结构的高度分散性；对现场环境的适应性。6·IEC61158第二版现场总线标准类型：IEC61158TS; ControlNet Tm；profibus Tm p-Net； FF HSE ； SwiftNet Tm WorldFIP Interbus 7·通信系统的组成：信息源；（发送、接收）设备；信息接受者；传输介质 8·数据编码的编码方式：数字编码、模拟编码 9·通信网络的拓扑结构机器优缺点：（1）星型结构：缺点:可靠性低 （2）环形结构：优点:键路控制简化缺点：节点数量较多时会影响通信速度，另外，环是封闭的不便于扩展。 （3）总线型结构：优点：结构简单，便于扩展缺点：通信距离短。 10·传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆11·ISO/OSI模型将各种协议分为七层：物理层、键路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 12·RS-232与RS485的区别： RS-232：她规定数据信号按照负逻辑进行工作，采用全双工工作方式。25针的接口插件，最高的传输速率为s，最大传输距离为15m，主要用于只有一个发送器和接收器的通信线路，采用MAX232芯 RS-485：它可以在一条通信线路上接多个发送器和接收器，（最多可接受32个），9针D型插头连接器，半双工工作方式，最大传输速率为10mbps,最大传输距离为
西门子工业网络通信指南 作者: 崔坚 价格: 49 元 书号: ISBN 7-111-15177-1 出版社: 机械工业出版社 出版日期: 2006 年7 月 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 内容简介 本书从网络通信的实际应用出发，以MPI、PROFIBUS 和工业以太网等多种常用的通信协议为脉络，基于西门子工业控制产品和系统，以清晰易懂的理论、丰富详实的通信实例并结合多年实践经验，全面地介绍了西门子工业自动化系统基于各种协议的通信方式及其具体应用。. 本书分为上下两册，分另对MPI 和PROFIBUS 协议的通信方式进行了详细的介绍，第一章为网络通信概述，概述了网络通信的各种形式，第二章，第三章分别以MPI 和PROFIBUS 协议为主，详述了相关网络协议，网络组件及各种通信方式的组态，编程和故障诊断方法，每种方式均配以具体实例加以说明。 书中每个通信实例互为独立单元、深入浅出、条理清晰、内容完整，并配有大量的例图与程序，深入细致地阐述了通信协议的各个方面，便于读者学习和掌握。随书附带的光盘提供了书中所有的应有的实例，程序源代码以及技术文档等。 本书适合广大工业产品用户、系统工程师、现场工程技术人员、大专院校相关专业师生、以及工程设计人员借鉴和参考。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 目录 序 前言 第1 章概述 1.1 自动化控制系统的发展 1.2 全集成自动化 1.3 SIMATIC NET 工业通信网络 第2 章 MPI 通信 2.1 MPI 概述 2.2 MPI 网络 2.3 设置MPI 2.4 PLC-PLC 之间通过MPI 通信 2.5 S7PLC 与HMI 产品之间的MPI 通信 第3 章 PROFIBUS 通信 3.1 PROFIBUS 介绍
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TP RJ45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到交换机最长通信距离为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，在无干扰情况下最长通信距离为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最远距离为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：
西门子工业以太网通讯网络仿真 1 序言工业以太网提供了针对制造业控制网络的数据传输的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了交换以太网结构，有很高的网络安全性、可操作 性和实效性，最大限度地满足了用户和生产厂商的需求。工业以太网以其特有 的低成本、高实效、高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制造业厂商。 2 工业以太网的特点工业以太网是专为工业应用专门设计的，它遵循国际标准ieee802.3（ethernet）的开。放形式，多供应商的高性能的区域和网络单元。工业以太网一般用于对时间要求不太严格、需要传送大量数据的通信场合。将以 太网高速传送技术引入到工业控制领域，使得企业内部互联网、外部互联网和 国际互联网提供的技术和广泛的应用已经进入生产和过程自动化中。这种应用推动了自动化技术和互联网技术的结合。 以太网的市场占有率已经超过80%，在当今局域网中首屈一指。以太网有如下特点：◆可以采用冗余的网络拓扑结构，可靠性高； ◆通过交换技术可以提供实际上没有限制的通信性能； ◆灵活性好，现有设备可以不收影响地扩张； ◆在不但发展过程中有良好的向下兼容性； ◆易于实现管理信息系统和工业控制网络的联网，即管理控制网络的一体化。 以太网支持的广域开放型网络模型，可以采用多种传输媒体。西门子公司在 工业以太网领域有着非常丰富的经验和领先的解决方案。其中simatic net 工业以太网基于经过现场验证的技术，符合ieee802.3 标准并提供10mbit/s 以及100mbit/s 快速以太网技术。经过多年的实践，simatic net 工业以太网的应用已多于400000 个节点，偏布世界各地，用于严酷的工业环境，并包括有高强度
1．S I M O T I O N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（FCTP）、工业屏蔽双绞线（ITP）和光纤。 1.1屏蔽双绞线（FastConnectionTwistPair） FCTP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FCTPRJ45接头使用，连接方式如图1所示： 图1：FCTP电缆与TPRJ45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到交换机最长通信距离为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，在无干扰情况下最长通信距离为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FCTP和FCTPRJ45接头。 1.2工业屏蔽双绞线（IndustrialTwistedPair） 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最远距离为100米。 图4ITP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5Sub－D9针接头????????????????????????????????????????????????图6Sub－D15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ITPXP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：
西门子PROFINET工业通信指南 作者: (德)Raimond Pigan; Mark Metter 著 汤亚锋译 价格: 49.00 书号: 9787115167347 出版社: 人民邮电出版社 出版日期: 2007 年11月 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 内容简介 本书以西门子SIMATIC产品为基础，系统地阐述了PROFINET的原理和实现方法。本书主要内容包括：从接触器到PROFINET的发展过程；以太网的基本原理和协议，实时通信的实现，PROFINET IO的概念以及组态、诊断的方法，基于组件的自动化PROFINET CBA，SIMATIC S7的PROFINET用户程序接口，PROFINET设备以及组网的方法，PROFINET网络安全的实现。. 本书适合自动化领域的工程技术人员使用，也可作为高等院校自动化和电气工程等专业师生的参考用书。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 目录 第1章从接触器到开放标准 1 1.1 SIMATIC的成功史 1 1.2 工业以太网的发展历程 3 1.3 PROFINET 5 1.3.1 PROFINET IO 6 1.3.2 PROFINET CBA 6 1.3.3 实时通信 7 1.3.4 现场总线集成 7 1.3.5 网络安全 7 1.3.6 PROFINET运动控制 8 1.3.7 PROFINET故障安全 8 第2章以太网基础与协议 10 2.1 以太网的基本结构 10 2.2 以太网标准帧 11 2.3 以太网地址或MAC地址 12 2.4 用于以太网的功能 12 2.4.1 自动协商 12 2.4.2 自感应——自动识别数据率 13 2.4.3 MDI/MDI-X自动交叉 13
摘要：本文详细介绍了岭澳二期核电站数字化仪控系统的通讯网络的设计原则和最终应用方案。项目中使用了西门子工业网络设备OSM构建了光纤连接虚拟环网的电厂总线和终端总线，实现了数据通信具有单一故障容错、高度的可靠性和可利用性等优点，基本满足核电厂对数据通信高可靠性的要求。 关键词：工业网络；OSM；DCS；TXP The Application of Siemens Industrial Networkin the Nuclear Instrumental and Control System Abstract：This paper introduces the design principles and final applicationscheme of the communication network（Plant Bus and Terminal Bus）for theLing Ao Phase II Nuclear Power Plant Digital Control System （DCS）．Basedon the requirements and principles proposed in this document，we use Siemensindustrial network device OSM to implement the communication netw orks． Key words：industrial network；OSM；DCS；TXP 1 项目简介 岭澳核电站二期位于大亚湾核电基地，是我国“十五”期间唯一开工的核电项目，采用中广核集团具有自主品牌的中国改进型压水堆核电技术路线CPR1000，建设两台百万千瓦级压水堆核电机组。其仪控系统采用了TXS（安全级仪控系统）+T×P（非安全级仪控系统）的数字化仪控系统。所有仪控系统的数据通信都是由SINEC H1总线～IPROFIBUS总线系统构成的终端总线、电厂总线和现场总线完成。非安全级仪控系统TXP的网络结构全部使用了西门子工业网络产品OSM（单元机组+公用机组共使用18个ITP62、22个ITP53、4个BCO8）组成的多个光纤环网来满足设计要求。终端总线用于PU（Processing Unit）、SU（Server Unit）和OT（Operating Termina1）之间的通信以及通过网关／网桥与其他仪控系统互相连接，电厂总线用于PU（Processing Unit）、AS620（Automation System）、ES680（Engineering System）和DS670（Diagnostic System）之间的通信，并且通过网关与TXS系统相连。本文着重对TXP系统数据通信网络结构和功能进行了分析。 2 通讯网络系统构成和功能 核电站仪控系统网络的设计准则为： （1）一体化操作和信息管理网
集散式控制系统DCS（distributed control system） 全集成自动化TIA(tolally integrated automation) MPI 通信 最多32点，最大距离50m 可用中继器扩展，最多可连10个中继器，中继器间距离最大1000m ，两站间最大距离为9100m。通讯波特率必须一致，站点地址不能冲突。 PLC-PLC间通讯 1，全局数据通讯，不需要程序处理，只适合400/300之间的通讯，S7-300地址区最大长度为22个字节，400为54个字节，发送区和接受区长度必须一致 2，无组态连接通讯方式，1， PROFIBUS 通信 OBT（optical bus terminal）只适合连接无光纤接口的PROFIBUS站点（一个电气接口和一个光纤接口）到集成光纤接口的光纤网络上，其本身是一个有源的的网络元件，在网段里也是一个站点不能组成环网，中间一个断整个网络将不能工作。塑料光纤最长50米，PCF 光纤最长300米， OLM(optical link modul)模块将电信号转换成光信号然后再组成光纤网，用的较多，通讯距离长，可组成冗余环网 一个网段最多32个站点，一条总线上最多9个中继器，中继器本身占用一个站点，可用其分段 通过PROFIBUS-DP连接智能从站 Address type :选择为input 对应I区，选择output对应Q区 Length:设置通讯区域的大小最多32个字节 Unit:选择按字节或字来通讯 Consistency:选择all表示打包发送每包最多32字节 通讯区的大小与CPU型号有光，最大为244字节 SFC14(DPRD_DAT)解开数据包放在指定区 SFC15(DPWR_DAT)对指定区打包发送出去 CP342-5作为主站和FC1/FC2的应用，比如与ET-200M的通讯
2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛 ITEM6工业网络赛项(试) 赛题 工业通信网络连接现场设备、控制器、人机界面（HMI ）、监控系统及企业管理系统，是工业生产系统中信息的传输通道，是生产系统稳定安全运行的重要基础。工业网络赛项题目以西门子实际项目为背景，要求根据所提供的工厂描述和技术需求，完成工程设计方案及现场实施、调试任务，培养工业通信网络的需求分析能力、设计能力、实施能力和调试能力。 一、工厂描述 某工厂通信网络主要由控制中心和生产线两个层次构成。该工厂共6条生产线，每条为直线形，长约300米左右，各条生产线之间首尾相接。各条生产线与控制中心之间通过有线方式进行通信。该工厂具有一套AGV (Automated Guided Vehicle)传输系统，其中包括5台AGV 小车，从生产线1至生产线6沿环形轨道运行。AGV 小车均以无线方式与各条生产线进行通信。控制中心的视频服务器需要对每辆AGV 小车上普通IP 摄像头的视频进行监控，同时控制中心PLC （作为PROFINET I/O 控制器）需要与AGV 小车内PROFINET I/O 设备之间进行实时数据交换。控制中心另设综合监控系统，能够同时访问视频及控制数据。 工厂布置示意图如图1所示。 PN IO 视频服务器控制中心 综合 200米 300米300米300米300米300米300米20米 （AGV 图1 工厂布置示意图
工厂网络可划分为，汇聚层网络（包含控制中心、生产线主交换机）、接入层网络（用以连接无线接入点AP设备）、无线覆盖接入网络与移动AGV小车内终端网络，网络层次结构如图2所示， 图2 工厂网络层次结构简图 AGV小车基本结构可参考图3所示示意图，内含普通IP摄像头（基本带宽占用为3Mbit/s）及PROFINET I/O 设备、交换机和无线客户端，通过无线客户端接入生产线无线网络。 图3 AGV小车基本结构示意图 二、上机设备配置 ●西门子交换机：SCALANCE XM408-8C； ●西门子无线模块（无线接入点AP及客户端）：SCALANCE W761、SCALANCE W721； ●西门子PLC S7-1200，作为PROFINET I/O 控制器； ●西门子PLC S7-1200，作为PROFINET I/O 设备； ●IP摄像头；
西门子工业无线 SCALANCE W 通讯组态
SIEMENS IWLAN SCALANCE W Communication Configuration Edition （2006-01）
Getting Started
SIEMENS A&D CS
摘 要 SCALANCE W788 工业无线局域网 AP 可以支持孤立组态、Ad Hoc 网络、到有线 Ethernet 网络的无线通路、多信道组态、WDS、RWlan 等多种网络组态。本文在介绍各种 网络结构的同时，通过一步一步的组态，介绍了使用 SCALANCE W788 IWLAN AP 的组态 通讯步骤。 关键字 AP，Client，IWLAN，SCALANCE W788，PST，Ad Hoc, WDS, RWlan, DLC， SSID Key words AP, Client, IWLAN, SCALANCE W788, PST, Ad Hoc, WDS, RWlan, DLC, SSID
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目 录
1 Wireless LAN通讯基础知识................................................................................................ 4 1.1 网络结构...................................................................................................................... 4 1.1.1 使用SCALANCE W788 的孤立组态...................................................................... 4 1.1.2 Ad Hoc网络 .......................................................................................................... 4 1.1.3 到有线Ethernet网络的无线通路 ............................................................................ 5 1.1.4 多信道组态 ........................................................................................................... 6 1.1.5 Wireless Distribution System (WDS) .................................................................... 7 1.1.6 Redundant Wireless LAN (RWlan) ....................................................................... 8 2 本例设备简介 ................................................................................................................... 10 3. SCALANCE W788 的组态步骤 ....................................................................................... 11 3.1 安装DLC协议 ............................................................................................................ 11 3.2 安装PST 3.0 (Primary Setup Tool) ............................................................................ 16 3.3 使用PST为SCALANCE W788 组态IP地址 ................................................................ 18 PG/PC有线连接SCALANCE W788，参考示例图。 ........................................................ 18 3.4 使用Web组态界面组态SCALANCE W788 作为AP.................................................... 25 3.5 使用Web组态界面组态SCALANCE W788 作为Client使用 ........................................ 29 3.6 使用Web组态界面组态SCALANCE W788 Ad Hoc.................................................... 32 3.7 使用Web组态界面组态SCALANCE W788 WDS ....................................................... 36
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A&D Service and Support in China CP243-1快速入门 通讯选择 S7-200 & S7-200 S7-200 & WinCC S7-200 & OPC S7-200 & S7-300/400 我能用S7-200连以太网吗？ 当然了！ 我们现在已经有CP243-1 以太网模块了！ 您可以选择CP243-1将S7-200连接在以太网上!
CP243-1快速入门 通讯选择S7-200 & S7-200 必备条件 ?带有STEP 7 Micro/WIN32软件的编程设备，软件版本3.2 SP1以上。?PC/PPI 电缆或者CP5611/5511/5411 和MPI电缆。 ?两个CPU22X，符合以下类型要求： ?CPU 222Rel. 1.10 或以上 ?CPU 224Rel. 1.10 或以上 ?CPU 226Rel. 1.00 或以上 ?CPU 226XM Rel. 1.00 或以上 ?两个CP243-1，订货号为6GK7 243-1EX00-0XE0 。 ?一个HUB和网络电缆或者以太网直连电缆。 S7-200 & S7-300/400 S7-200 & OPC S7-200 & WinCC A&D Service and Support in China
A&D Service and Support in China CP243-1快速入门 通讯选择 S7-200 & S7-200 步骤1：将一个CP243-1配置为SERVER 。 使用STEP 7 Micro/WIN32中的向导程序。软件的版本应该为V3.2 SP1或以上。在命令菜单中选择Tools--> Ethernet Wizard 。 S7-200 & S7-300/400 S7-200 & OPC S7-200 & WinCC