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1、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 ： 20233024230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：SMZ专 业：电气自动化班 级：09242学号：20233024230指导教师：叶昊职 称：副教授完成时间：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
2、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时间安排15周-6周立题论证39周-13周仿真调试27周-8周方案设计414周-16周成果验收指导教师：教研室主任：系主任：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
3、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功能目 录第1章绪论11.1以太网的诞生11.2以太网的发展史11.3以太网技术2第2章工业以太网62.1与传统以太网络的比较62.2 以太网应用与工业自动化中的关键问题及发展方向72.3 以太网为用户带来的利益7第3章西门子工业以太网93.1什么是SIMATIC NET93.2 SIMATIC NET工业以太网9第4章 S7-
4、200的以太网解决方案184.1硬件连接184.2硬件需求和软件需求194.3 网络组态及参数设置19第5章 S7-200以太网的FTP功能245.1 FTP SERVER功能245.2 FTP CLIENT功能26第6章结论27致谢28参考文献29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
5、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
6、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
7、网络标准化，正式定名为以太网。1.2以太网的发展史l Xerox PARC创建首个以太网（19721977）l DEC、Intel和Xerox将以太网标准化（19791983）l 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l 交换式和全双工制以太网出现（19901994）l 工业趋势（1995）l 千兆以太网出现（1999）1.3以太网技术在局域网家族中，以太网是遵守IEEE802.3标准，可以在光缆和双
8、绞线上传输的网络。以太网也是当前主要应用的一种局域网（LANLocal Area Network，局域网）类型。目前的以太网按照传输速率大致分为以下四种：l 10Base-T以太网传输介质是同轴电缆，传输速率为10Mbit/s：l 快速以太网传输速率为100Mbit/s，采用光缆或双绞线作为介质，兼容10Base-T以太网；l Gigabit 以太网扩展的以太网协议，传输速率为1Gbit/s，采用光缆或双绞线作为传输介质，基于当前的以太网标准，兼容10Mbit/s以太网和100Mbit/s以太网的交换机和路由器设备；l 10Gigabit以太网2002年6月发布，是一种速度更快的以太网技术。支
9、持智能以太网服务，是未来广域网（WANWide Area Network）和城域网（MANMetropolitan Area Network）的解决方案。1.OSI参考模型通信网络的核心是OSI（OSIOpen System Interconnection,开放系统互连）参考模型。为了理解互联网络的操作方法，为创建和实现网络标准，设备和互联网络规划提供的一个框架。1984年，国际标准化组织（ISOInternational Organization for Standardizaion）提供了开放系统互连的七层模型，即OSI模型。给模型自下而上分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、
10、表示层、应用层，如图1-1所示。7 应用层6 表示层5 会话层4 传输层3 网络层2 数据链路层1 物理层图1-1 OSI参考模型OSI参考模型的上三层通常称为应用层，用来处理用户接口、数据格式和应用的访问：下四层负责定义数据的物理传输介质和网络设备。OSI参考模型提供了大多数协议共有的基本框架，如图1-2所示。图1-2 数据传输过程物理层定义了传输介质、连接器和信号发生器的类型，规定了物理连接的电气、机械功能如电压、传输速率、传输距离等特性。数据链路层确定传输站点物理地址以及将消息传送协议栈，提供顺序控制和数据流控制。该层可以继续分为两个子层：介质访问控制层（MACMedium Access
11、 Control,介质访问控制层）和逻辑链路层（LLCLogical Link Control（layer）逻辑链路控制（层），即层2a和2b。其中IEEE802.3（Ethernet，CSMA/CD）就是MACA层常用的通信标准。网络层定义设备间通过逻辑地址（IPInternal Protocol，因特网协议地址）传输数据，连接位于不同广播域的设备，常用组织路由。传输层建立互会话连接。分配服务访问点（SAPService Access Point，服务访问点），允许数据进行可靠（TCPTransmission Control Protocol，传输控制协议）或不可靠（UDPUser Data
12、gram Protocol，用户数据报协议）的传输。可以提供通信质量检测服务（QoSQuality of Service，服务质量）。会话层负责建立、管理和终止表示层的实体间通信会话，处理不同设备应用程序间的服务请求和响应。表示层提供多种编码用于应用的数据转化服务。应用层定义用户及应用程序接口以协议对网络访问的切入点目前各种应用版本较多，很难建立一种统一的标准。在工控领域常用的标准是MMS（多媒体信息服务）（制造业消息规范），用来描述制造业应用的服务和协议。数据经过封装后通过戒指传输到网络上，接受设备除去附加信息后，将数据上传到上层堆栈层。2.CSMA/CD技术在传统共享网络中，由于以太网段中
13、的所有站点采用相同的物理介质相连，这就意味着两台设备间同时发送信号时，就会出现信号间的相互冲突。为了解决这个问题，以太网规定，在一个站点访问介质前，他首先必须监听网络上有没有其他的站点在同时是使用该介质。如果介质被使用，则该站点在发送前必须等待。这就是CSMA/CD技术。为了减少冲突发生的几率，出现了一些算法，常用的有：持续CSMA、非持续CSMA、p-持续CSMA。3.以太网的交换技术以太网交换机（Switch），也称为交换器、交换式集线器，是为了改善以太网负载较重时的网络拥塞问题而出现的。它采用将共享的局域网进行有效的冲突域划分技术，各个冲突域之间用交换机连接，以减少CSM/CD机制带来的
14、冲突问题和错误传输，使每个端口独享整个介质带宽，是局域网可以高度扩展。在一个完整的交换网络中，整个网络只有交换机和通信节点，没有集线器，交换机首先接收节点发来的数据，再将数据转发到另一个冲突。且在交换网络中，通信节点只同交换机做数据交换而相互之间不直接进行数据通信。交换网络采用全双工的通信方式，股可以认为是无冲突的网络。交换机是利用MAC地址工作在OSI参考模型第二层（数据链路层）的设备，与集线器或其他工作在第一层（物理层）的网络设备相比，交换机有许多优点：l 连接冲突域/子网中继器和集线器属于物理层的设备，因而受到冲突域的限制，而交换机可以通过内部交换技术，将各冲突域进行划分和连接，从而将局
15、域网的范围扩展到150km，同时保证每个网络节点享有全部带宽。l 数据交换由于采用MAC地址访问技术，本地的数据交换仅被限制在本冲突域内。中继器和集线器是所有的端口共享带宽，而交换机是独享带宽。交换机根据目前的MAC地址表示选择，将数据转发到相关的数据接口，减轻网络负载。l 错误帧限制第二层设备可以进行基本的数据包检测，因而错误帧以及错误报告将不再被传送。在一个网段内发生的冲突不会被转发到其他网段，避免“泛洪”和“风暴”。l 并行通信交换机可以处理不同网段之间的多个数据包。根据端口数据数量的不同，交换机可以在通信设备之间建立多个临时或者动态的连接，并行进行数据交换。4.以太网扩展随着信息量的急剧增长，网络流量也可以超乎想象的速度激增，这就要求网络不断的进行扩展和提高性能，目前千/万兆以太网已经广泛使用，特别是在工作环境趋向与互相协作、通常共享大量数据以及具有集中应用和多任务的场合更是如此。（1）无线以太网式以太网
