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1、,2017 中 国 智 能 制 造 挑 战 赛,路由与PROFINET IO实时通信培训,目 录,PROFINET IO实时通信,博图V14软件安装,网络基础知识网络层的4个基本任务,封装,路由,解封装,用IP地址编址,IP协议要求每台发送和接收设备要有唯一的IP地址。在IP网络中，具有IP地址的设备称为主机。发送主机的IP地址为源IP地址，接收设备的IP地址为目的IP地址。,网络间发送的PDU都需要在IP头中标识源和目的地的IP地址。添加信息的过程称为封装。（封装传输层输送的数据段，变为IP数据包）。,在网络层，路由器打开数据包并查看数据包头中的IP地址信息，依赖于其配置及目的网络，选择传输
2、数据包的最佳网络。将数据包转发到所选的网络的网关。路径上最后一台路由器将数据包转发到对应目的网络的网关，进而发送到目的网络的目的主机。,路由器接收数据包，去掉第2层封装的数据，将数据包向上发送到网络层。在不同层次移去封装数据的过程称为解封装。,网络基础知识IPV4地址,IPV4地址分为两个部分：网络部分和主机部分。用32个比特位定义IPV4的主机地址。为便于记忆、书写与表达，使用十进制进行表达。主机部分使用的位数决定了网络中可以容纳的主机数量。,172.16.4.20 172.16.4.32,网络 部分,网络 部分,主机 部分,主机 部分,最后一个8位是主机部分；前面三个8位代表网络部分。,1
3、0101100.00010000.00000100.00010100,示例：,网络基础知识IPV4地址的三种地址类型,网络基础知识IPV4地址,如何才能知道多少位代表网络部分，多少位代表主机部分？,方法1：网络前缀 表示IPV4网络地址时，我们在网络地址后添加一个前缀长度，以便给出地址中网络部分的比特位数。 例如：172.16.4.0/24中，/24就是前缀长度，说明前24位为网络地址，即最后8为代表主机部分。,网络基础知识IPV4地址,如何才能知道多少位代表网络部分，多少位代表主机部分？,方法2：子网掩码 前缀和子网掩码是同一件事情的不同表达方式。子网掩码使用32位值定义定义网络设备的IPV
4、4地址的网络部分。子网掩码同IPV4地址一样用十进制表示。 在代表网络部分的每个位的位置上设置二进制1，在代表主机部分的每个位的位置上置入二进制0即可创建子网掩码。 例如：前缀/24以子网掩码表示即为255.255.255.0 前缀/16以子网掩码表示即为255.255.0.0,网关,路由器是用于连接网络的设备，它们 可以理解OSI第3层数据包和协议，并 可以计算最佳路径。 路由是指路由器接收数据包、分析目 的地址信息、选择数据包路径然后将 数据包转发到所选网络的下一台路由 器。数据包到达下一台设备称为跳。,路由,向本地网络外发送数据包需要使用网关， 也称为默认网关。如果数据包目的地址的网络部
5、 分与发送主机的网络不同，则必须将该数据包路 由到发送网络以外。为此，需要将该数据包发送 到网关。此网关是连接到本地网络的路由器接口。 网关接口具有与主机网络地址匹配的网络层地址。 主机则将该地址配置为网关。,动态路由,静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。网络管理员必需了解路由器的拓扑连接，通过手工方式指定路由路径，而且在网络拓扑发生变动时，也需要网管手工修改路由路径。静态路由的优点是简单、高效、可靠。,静态路由,路由器可以从其他路由器中学习路由信息，称为动态路由
6、。动态路由从其他路由器更新信息。动态路由需要路由器的处理开销，但在初始设置之后管理成本低。,PS,在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。,本地路由练习,本地路由练习逻辑网络结构图,通过路由解决VLAN间通信问题,本地路由练习,网络规划,SCALANCE XM408的IP地址为192.168.0.11/24，通过PST工具设置； Network 1的IP网段为100.1.0.0/16，网关IP地址为100.1.1.1/16，属于VLAN100； Network 2的IP网段为150.1.0.0/16，连接SCALANCE XM408的网关IP地址为1
7、50.1.1.1/16，属于VLAN150。,本地路由练习,1、配置上位机、XM408交换机与X208交换机IP地址和网关,将上位机的IP地址配置为150.1.0.2，网关设置为150.1.1.1（必须设置网关）；利用PST工具，将SCALANCE XM408的IP地址配置为192.168.0.11，将X208的IP地址配置为100.1.0.2，网关设置为100.1.1.1（必须设置网关）。,2、VLAN划分,本地路由练习,3、启动路由,在目录树“Layer 3”“Configuration”中，勾选“Routing”项前的复选框，并点击“Set Values”按钮,本地路由练习,4、分配网关
8、IP给两个VLAN,示例： 分配网关IP给VLAN 100,静态路由练习,静态路由练习逻辑网络结构图,说明：示例中X208交换机作为普通PC用，用以对来自上位机的ping命令做出回应；将此X208替换为S7 1200 PLC或普通电脑，实验效果一样。,静态路由练习,（1）网络规划,第1个SCALANCE XM408（A）的IP地址为192.168.0.11/24，通过PST工具设置； 第2个SCALANCE XM408（B）的IP地址为192.168.0.12/24，通过PST工具设置； Network 1的IP网段为100.1.0.0/16，网关IP地址为100.1.1.1/16，属于VLA
9、N100； Network 2的IP网段为150.1.0.0/16，对应第一个SCALANCE XM408（A）的网关IP地址为150.1.1.1/16，对应第2个SCALANCE XM408（B）的网关IP地址为150.1.1.2/16，属于VLAN150。 Network 3的IP网段为200.1.1.0/24，网关IP地址为200.1.1.1/24，属于VLAN200。,静态路由练习,（2） 配置上位机、交换机的IP地址和网关,将上位机的IP地址配置为200.1.1.3，网关设置为200.1.1.1（必须设置网关）；利用PST工具，将第1个SCALANCE XM408（A）的IP地址配置
10、为192.168.0.11，将第2个SCALANCE XM408（B）的IP地址配置为192.168.0.12，将X208的IP地址配置为100.1.0.41，网关设置为100.1.1.1（必须设置网关）。,静态路由练习,（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置,1）给对应的端口添加VLAN ID,注意：与其他三层交换机（或路由器）连接的端口不能设置为M,静态路由练习,（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置,2）启用路由功能,在目录树“Layer 3”“Configuration”中，勾选“Routing”项前的复选框，并点击“Set Values”按钮,静态路由练习,（
11、3）第1个SCALANCE XM408（A）配置,3）分配网关IP给VLAN 100和VLAN 150,在目录树“Layer 3”“Subnets”中，选择“Overview”页签。在该界面中，在“Interface”下拉列表中选择LAN100，然后点击“Create”按钮，将添加“vlan100条目”。选中表格中“interface”下的“vlan100”，进入“Configuration”页签页面，在此页面下输入IP Address为100.1.1.1，输入Subnet Mask为255.255.0.0，最后点击“Set Values”按钮。,以VLAN 100为例,静态路由练习,（3）第
12、1个SCALANCE XM408（A）配置,同理为VLAN150分配网关IP。,为VLAN100和VLAN150分配网关后的结果,静态路由练习,（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置,4）添加静态路由表,在目录树“Layer 3”“Routes”中，填写Destination Network为200.1.1.0，Subnet Mask为255.255.255.0，Gateway为150.1.1.2，然后点击“Create”按钮。如图所示。从100.1.0.0网段到达200.1.1.0网段要经过150.1.1.2网关。,静态路由练习,（4）第2个SCALANCE XM408（B）配置
13、,1）给对应的端口添加VLAN ID,为对应的端口添加VLAN150和VLAN200,静态路由练习,（4）第2个SCALANCE XM408（B）配置,2）启用路由功能,3）分配网关IP给对应的VLAN,为VLAN150和VLAN200分配网关后的结果,静态路由练习,（4）第2个SCALANCE XM408（B）配置,4）添加静态路由表,从200.1.1.0网段到达100.1.0.0网段要经过150.1.1.1网关。,静态路由练习,（5）通讯测试,在上位机的“命令提示符”环境中输入命令“ping 100.1.0.41”，结果如图所示。由处于VLAN200中的上位机发出的报文，能够通过路由转发到
14、处于VLAN100中的X208中。,静态路由练习,（5）通讯测试,为了进一步验证与查看设置的静态路由所起的作用，在“命令提示符”环境中输入路由命令“tracert 100.1.0.41”，结果如图所示。,可以看出，报文首先到达第二个路由器中的200.1.1.1网关，然后第二个路由器查看静态路由表，发现要访问的IP地址处于100.1.0.0网络，因此把报文转发到第一个路由器中的150.1.1.1网关。然后通过第一个SCALANCE XM408的内部路由把报文转发到100.1.1.1网关，进而到达VLAN100中目标主机，即IP地址为100.1.0.41的X208。,博图V14软件安装,PROFI
15、NET IO,PROFINET IO在IO控制器和IO设备之间进行过程数据数据交换。,IO控制器：用于对连接的IO设备进行寻址的设备。通常是运行自动化程序的控制器。 IO设备：分配给某个IO控制器的分布式现场设备，例如，分布式IO、阀终端、变频器。智能设备也可作为IO设备，如控制器。,根据标准IEEE802.1Q，PROFINET IO消息帧优先于标准消息帧。,PROFINET IO练习,PROFINET IO实验逻辑网络结构图,PROFINET IO练习,（1）新建项目 配置IO控制器 （2）在项目中通过“添加新设备”添加S7 1200 PLC，添加成功后，在设备视图中选中S7 1200，在
16、属性常规项目信息页面中将名称修改为“IO-Controller”；,PROFINET IO练习,（3）设置IO-Controller的子网、IP地址和子网掩码。在设备视图中选中S7 1200，在属性常规PROFINET接口以太网地址中设置子网、IP地址和子网掩码，如图所示。,PROFINET IO练习,（4）属性常规PROFINET接口操作模式，使用默认配置，即将该PLC作为IO控制器。,PROFINET IO练习,（5）为IO控制器添加数据类型为Byte的变量，变量名称分别为Tag_1和Tag_2，地址分别为%QB2和%IB2。,PROFINET IO练习,（6）添加监控表。项目树IO-Controller监控与强制表下双击“添加新监控表”，在新建的“监控表_1”中，在“名称”列下分别选择Tag_1和Tag_2变量，将显示格式分别设置为二进制和字符。,PROFINET IO练习,配置IO设备 （7）在项目中通过“添加新设备”添加S7 1200 PLC，添加成功后，在设备视图中选中S
