1  引言

在當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)的工業(yè)環(huán)境中，它是構(gòu)成各類控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性能直接影響著系統(tǒng)整體的綜合指標(biāo)，不同的網(wǎng)絡(luò)種類形式如：串口通訊、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等已在各類場合獲得了驗(yàn)證和發(fā)展，但隨著近年來it技術(shù)的迅猛發(fā)展，這種格局正在發(fā)生著巨大的變化，特別是以太網(wǎng)技術(shù)正由商業(yè)向工業(yè)、上層向低層、低速向高速、非實(shí)時(shí)向?qū)崟r(shí)、封閉向透明、層次化向扁平化等方面全面發(fā)展和延伸，并融合了各類現(xiàn)場總線的技術(shù)和協(xié)議，再加上低成本的刺激和速度的提高因素，全球各自動(dòng)化巨頭廠商也不斷推出“e網(wǎng)拉平到底”成功案例，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)卻不得不面對(duì)這一強(qiáng)勁的挑戰(zhàn)，以太網(wǎng)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域并融入現(xiàn)場通訊技術(shù)已成為現(xiàn)實(shí)。

對(duì)于未來自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主角，從現(xiàn)有市場應(yīng)用角度看，以太網(wǎng)iso/osi七層模型中頂層應(yīng)用層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性和開放性是決定各供貨商設(shè)備彼此間是否可具備互操作性的首要條件，應(yīng)用層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)和開放為不同層次、不同廠商、不同種類的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)通信及實(shí)現(xiàn)高效的統(tǒng)一管理提供了良好的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，縱觀西門子工業(yè)以太網(wǎng)simatic ie的發(fā)展就順應(yīng)了這一市場的需求和趨勢(shì)，simatic ie體系架構(gòu)如圖1所示。

  

圖1 simatic ie體系架構(gòu)圖

simatic ie所遵循的技術(shù)發(fā)展路線正是全面體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及開放性這一戰(zhàn)略，它兼顧了效率、實(shí)時(shí)性、確定性、靈活性等各方面綜合因素，包含了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和定制以太網(wǎng)，simatic ie基于“tcp/ip＋標(biāo)準(zhǔn)化（profinet）＋通用性（s7/s5兼容、it、iso等通信）＋開放性（開放式ie）”這一模式是對(duì)當(dāng)前工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展模式的最好詮釋，其中s7通信和s5兼容通信是simatic plc家族的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，其應(yīng)用接口的通信不依賴特定的總線系統(tǒng)，它包含simatic net系統(tǒng)范圍內(nèi)基于以太網(wǎng)的s7站、s5站和pg/pc之間的相互通信；而開放式ie是指基于s5兼容通信或開放式通信專用的功能塊使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(tcp native、iso on tcp、udp)堆棧在應(yīng)用層上實(shí)現(xiàn)開放的通訊服務(wù)，相當(dāng)于直接socket訪問的服務(wù)功能，通常稱為開放式ie通訊，其數(shù)據(jù)交換是通過send/receive接口或t blocks接口來實(shí)現(xiàn)的，它是基于西門子s7 plc控制層面所集成的以太網(wǎng)服務(wù)功能,支持與第三方通訊伙伴用于以太網(wǎng)或tcp/ip的數(shù)據(jù)流通信；開放式ie通訊為用戶編程提供一個(gè)“空應(yīng)用頂層”的以太網(wǎng)服務(wù)來支持tcp/ip端口的自由通訊，適合于二進(jìn)制或者ascii碼與外部設(shè)備進(jìn)行自由約定協(xié)議或特定專用協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。

2  流程工藝

某半導(dǎo)體有限公司作為一家專業(yè)從事微處理器mcu、ic以及功率半導(dǎo)體分立器件生產(chǎn)、銷售業(yè)務(wù)的企業(yè)，其公司的ic產(chǎn)品的包裝、貼標(biāo)、稱重、輸送、檢測分選等后道工序中所包含的檢測采集設(shè)備有稱重儀表、標(biāo)簽打印機(jī)、條碼掃描儀、噴碼機(jī)、分選儀等，這些第三方設(shè)備的共性表現(xiàn)為：設(shè)備分布范圍廣且布線成本高、協(xié)議繁瑣且各不相同、物理層不統(tǒng)一組網(wǎng)性能差且維護(hù)復(fù)雜、實(shí)時(shí)性要求不高且通信量不均等因素，基于上述設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)方案當(dāng)前常用的不外乎有以下幾種：

(1)模擬量輸入輸出模塊

(2)usb/rs232/rs485串行ptp通信

(3)各類現(xiàn)場總線或設(shè)備總線

(4)工業(yè)平板電腦/嵌入式計(jì)算機(jī)

(5)基于pc base的tcp/ip方案

上述方案中又以串口通信方式最為普遍，如s7-300 plc通過cp340/341來擴(kuò)充串口聯(lián)網(wǎng)功能，但這存在不同物理層（rs232/422/485）和不同協(xié)議的限制，勢(shì)必會(huì)造成擴(kuò)展多個(gè)串口來連接這類設(shè)備，使系統(tǒng)成本升高、布線復(fù)雜，另外還受到傳輸速率低、通信距離短和維護(hù)困難等因素的限制，因此利用工廠范圍內(nèi)現(xiàn)有共享的以太網(wǎng)公共傳輸通道相比上述解決方案更具備明顯的優(yōu)勢(shì)。

首先基于osi以太網(wǎng)七層模型的低層部分具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層符合ieee 802.3規(guī)范，這意味著以太網(wǎng)絡(luò)硬件的物理接口和驅(qū)動(dòng)程序?qū)用娴玫搅私y(tǒng)一，各類以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)端口及線纜的選擇標(biāo)準(zhǔn)及它們組合使用，為以太網(wǎng)端口設(shè)備的互聯(lián)提供了極大的便利，確保此類設(shè)備可快速方便地共享以太網(wǎng)公共傳輸通道的信息。 

其次osi以太網(wǎng)模型的中間層部分傳輸層/網(wǎng)絡(luò)層，它提供了統(tǒng)一的基于ip的tcp/udp協(xié)議,它具有結(jié)構(gòu)簡單標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)資源易整合和支持高速通信的優(yōu)勢(shì)，其中udp是基于ip的簡單快速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，由于它在發(fā)送的數(shù)據(jù)包中僅加入了少量的管理信息，與tcp/ip相比可獲得更高的數(shù)據(jù)吞吐量，但它面向數(shù)據(jù)包的傳輸，而非面向連接的特性，決定了udp協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸中存在著不安全的隱患；而rfc1006中的“iso-on-tcp”是tcp協(xié)議的一種擴(kuò)展，它在tcp/ip協(xié)議中定義了iso傳輸?shù)膶傩裕狭烁咚偻ㄓ嵑吐酚杉嫒菪缘膬?yōu)勢(shì)，支持帶確認(rèn)的數(shù)據(jù)塊傳送，具有極高的通信可靠性，但當(dāng)前僅限于simatic s7家族產(chǎn)品內(nèi)部所使用，第三方通訊伙伴一般都不支持iso-on-tcp連接，因此面向連接的tcp/ip以太網(wǎng)通訊成為我們首選。

綜合以上闡述可得出采用統(tǒng)一介質(zhì)訪問層、標(biāo)準(zhǔn)tcp/ip傳輸網(wǎng)絡(luò)層和開放應(yīng)用層的以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)這些第三方通訊設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，是此流程自動(dòng)化控制的首選方案，因此針對(duì)上述工業(yè)數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的現(xiàn)狀，我們制定了基于tcp/ip的以太網(wǎng)通信解決方案，包括設(shè)備投資、布線、維護(hù)和編程難易程度所產(chǎn)生的總體成本可大為降低，它不單獨(dú)占用處理器物理端口和處理資源，在靈活性和可用性方面可有極大的提升，與plc控制層的協(xié)同工作效率也得到了提高，降低了維護(hù)成本并進(jìn)一步簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對(duì)今后系統(tǒng)功能擴(kuò)充及升級(jí)也帶來了極大的便利，符合各制造商們?nèi)找骊P(guān)注的價(jià)值主張。
3  開放式ie功能實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備主要包含有：godex熱敏標(biāo)簽條碼打印機(jī)、metrologic條形碼掃描儀、tcs電子臺(tái)秤和輥道秤等等，為滿足這些設(shè)備數(shù)據(jù)處理和控制的要求，采用帶有cp343-1通信處理機(jī)的s7-300 plc并充分利用工廠現(xiàn)有的局域網(wǎng)資源，組成一個(gè)基于tcp/ip數(shù)據(jù)流的工業(yè)以太網(wǎng)通信方案，以滿足各工藝段的需要，也使s7-300 plc資源得到充分的利用和發(fā)揮，系統(tǒng)組成如圖2所示。

 

圖2 系統(tǒng)示意圖

s7-300cp模板的s7應(yīng)用程序是基于s5兼容接口send/receive來實(shí)現(xiàn)開放式ie通信，cp它最多可同時(shí)建立16個(gè)tcp/ip任務(wù)資源的連接，雖然tcp/ip是基于面向數(shù)據(jù)流通信的服務(wù)，而非基于消息的數(shù)據(jù)包傳輸服務(wù)，這就意味著發(fā)送的數(shù)據(jù)沒有任何有用于數(shù)據(jù)的信息，例如長度、起始和結(jié)束信息，接收端只能提供相對(duì)應(yīng)的接收長度和特征符來獲取正確的信息，因此需考慮send/receive收發(fā)功能的輸出參數(shù)及狀態(tài)的判別，來協(xié)調(diào)雙方的請(qǐng)求和響應(yīng)以確保雙方可靠通信，另外對(duì)于接收方還需注意接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)流的定位問題，總之send/receive接口所集成的基于tcp/ip的socket接口訪問為實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備的數(shù)據(jù)交換提供了靈活多樣服務(wù)，基于tcp連接的接口框圖如圖3所示。

 
 圖3  tcp接口框圖

上圖描述了s7-300 plc所帶cp模板與現(xiàn)場tcp/ip設(shè)備的連接框架，首先配置s7-300plc作為tcp客戶端，電子臺(tái)秤作為tcp服務(wù)器端，經(jīng)客戶端請(qǐng)求服務(wù)器端來進(jìn)行二者的tcp native連接，連接成功返回后再執(zhí)行send/receive功能服務(wù)，來實(shí)現(xiàn)與電子臺(tái)秤的雙向數(shù)據(jù)采集的通信任務(wù)。

3.2通訊接口

開放式ie通信伙伴cp的數(shù)據(jù)通訊是通過“send/recrive”接口模式完成的，其接口基于iso模型1～4層所有的協(xié)議，為tcp服務(wù)提供了統(tǒng)一的socket接口到每個(gè)端口，允許通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)simatic s7 plc與帶以太網(wǎng)端口設(shè)備的通訊；選擇功能包ag_send(fc5)和ag_recv(fc6)可用于帶以太網(wǎng)cp343-1模板的s7-300 plc與具有tcp/ip接口的第三方站通信，fc5和fc6功能包含在step7的“simatic_net_cp”庫中，需通過輸入?yún)?shù)“act”激活才可調(diào)用，它運(yùn)行需要多個(gè)ob1循環(huán)周期并可以在一個(gè)連接中同時(shí)進(jìn)行收發(fā)通信，cpu將對(duì)連接進(jìn)行監(jiān)控，一旦連接中斷cpu將自動(dòng)重新恢復(fù)該連接，其通信過程結(jié)束標(biāo)志變量為“done”或 “error”，狀態(tài)結(jié)果變量為“status”，程序可根據(jù)這些結(jié)果對(duì)收發(fā)任務(wù)進(jìn)行評(píng)估，但只有在同一周期內(nèi)才有效。

fc5/fc6的輸入?yún)?shù)“id”值可以從step7通信連接屬性對(duì)話框的“general”“information”欄中獲得，而“laddr”的值可以從step 7硬件配置界面中的工業(yè)以太網(wǎng)cp屬性對(duì)話框的“addresses”欄獲得，該值應(yīng)以十六進(jìn)制的形式填入通信塊，同時(shí)也可在編程時(shí)點(diǎn)擊fc5/fc6功能的連接屬性，選擇組態(tài)列表中的相應(yīng)連接號(hào)，fc5/fc6功能中的id和laddr參數(shù)就會(huì)在程序里自動(dòng)生成。

3.3通信組態(tài)

為連接組態(tài)cp343-1 tcp通訊連接，需使用step7 v5.4和用于工業(yè)以太網(wǎng)的simatic net ncm s7，而ncm s7完全集成在step 7環(huán)境中，并可提供豐富的網(wǎng)絡(luò)診斷功能，包括：通訊處理器的狀態(tài)、一般診斷與統(tǒng)計(jì)功能、連接診斷、緩沖區(qū)診斷、局域網(wǎng)控制器統(tǒng)計(jì)等。cp343-1 模板除了在硬件組態(tài)hw config中配置外，對(duì)本地s7-300 plc而言其每個(gè)tcp通訊都需要通過netpro來建立起靜態(tài)連接，其組態(tài)過程如下：

1)通信伙伴選擇

開放式ie遠(yuǎn)程通訊伙伴為稱重儀、標(biāo)簽打印機(jī)、條碼掃描儀等非simatic s7工作站，因此選擇使用非特定通信連接的類型unspecified；

2)指定連接類型

開放式ie通訊連接類型應(yīng)選擇tcp connection,并定義tcp連接的名字，系統(tǒng)將自動(dòng)生成塊參數(shù)local id和laddr參數(shù)，對(duì)于客戶端對(duì)象還須選擇在通信連接初始化中 具有主動(dòng)連接功能的選項(xiàng)active connection；

3)ip地址&port端口號(hào)分配

對(duì)于開放式ie通訊除設(shè)置雙方ip地址和子網(wǎng)掩碼外，還須分配通訊雙方(local/remote)的port端口號(hào)，port端口定義分配范圍為2000到5000中的空閑地址， 而小于2000的端口地址一般由國際互聯(lián)網(wǎng)代理成員管理局（iana）已賦予特定的用途或保留；

4)數(shù)據(jù)傳送長度

對(duì)于老版本的cp343-1具有支持?jǐn)?shù)據(jù)長度超過240個(gè)字節(jié)的作業(yè)選項(xiàng)，新版cp已取消了該選項(xiàng)，直接支持最大可達(dá)8192個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送；

5)編譯和下載

當(dāng)前cp343-1通訊處理器支持在cpu上保存組態(tài)數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，而不是存儲(chǔ)到cp的  eeprom中，因此今后更換cp模塊時(shí)也不需要pg，在cp啟動(dòng)時(shí)，新cp的組態(tài)數(shù)據(jù)將自動(dòng)從cpu中進(jìn)行下載。
6)其它

以上未涉及的選擇，按netpro的默認(rèn)選項(xiàng)。

3.4通信編程

1)稱量采集編程

s7-300 plc基于開放通訊的cp343-1模板連接組態(tài)不需要編程，而是通過netpro來組建的，因此其通訊編程只需調(diào)用面向連接的send/receive接口就可完成ascii數(shù)據(jù)收發(fā)工作，系統(tǒng)的s7 plc共有八個(gè)tcp連接，其中電子臺(tái)秤共有6套分別占有6個(gè)連接，臺(tái)秤通信過程是雙向應(yīng)答式的，在每一個(gè)連接中完成ascii碼數(shù)據(jù)的讀和寫功能，s7-300整個(gè)通信功能流程如圖4所示。

 
圖4  plc1通信功能流程圖

從上述流程圖中可看出plc1共有八個(gè)tcp連接和一個(gè)s7單邊連接，其中電子臺(tái)秤共有6套分別占有6個(gè)連接，臺(tái)秤通信過程是雙向應(yīng)答式的，在每一個(gè)連接中完成ascii碼數(shù)據(jù)的讀和寫功能，通訊協(xié)議為電子臺(tái)秤自有特定的ascii碼協(xié)議，其通信格式如圖5所示。

以上plc命令請(qǐng)求中，stx（02h）是起始前綴符，etx（03h）是結(jié)束后綴符，電子秤返回?cái)?shù)據(jù)中前后綴符之間為帶±極性pol符的6位十進(jìn)制當(dāng)前稱量值，其中sp（20h）為空格，cr（0dh）為回車，lf（0ah）為換行；s7-300 plc在一個(gè)連接中通過命令方式完成每臺(tái)臺(tái)秤的稱量數(shù)據(jù)采集任務(wù)，雙方所有數(shù)據(jù)都以ascii編碼傳送，plc可根據(jù)不同工藝要求發(fā)不同的命令，分別可讀取凈重、毛重、總重和狀態(tài)功能（去皮、置零、復(fù)位、累計(jì)、超差等）選擇的信息，在netpro組態(tài)中分別建立起6套稱量接口的tcp連接，并且定義由plc端為通信客戶連接端，電子臺(tái)秤設(shè)置為服務(wù)器端，plc通過send/receive接口程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與6套電子臺(tái)秤的雙向通信。

2)標(biāo)簽打印編程

godex ez-1100plus標(biāo)簽打印機(jī)具有熱敏/熱轉(zhuǎn)印二種工作模式，具備tcp server/client和usb接口，內(nèi)置常用標(biāo)準(zhǔn)條碼庫和支持ezpl程序語言，ezpl程序語言屬條形碼高級(jí)控制語言，有三種命令模式：控制命令，設(shè)定命令和標(biāo)簽格式命令。ezpl命令包括一串字符參數(shù)，并以一大寫英文字母啟首，作為功能識(shí)別碼,各參數(shù)間以，作為區(qū)隔，每行命令結(jié)束時(shí)，以內(nèi)建隱藏式符號(hào)“cr”為識(shí)別，控制命令及設(shè)定命令分別以符號(hào)“～”及“∧”啟首，標(biāo)簽格式命令則不以符號(hào)啟首，各識(shí)別碼均為大寫英文字母，各參數(shù)則為小寫字母，旨在定義各類數(shù)據(jù)如線條﹑矩形﹑條形碼﹑文字﹑圖像等等。

條形碼技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用而誕生的，它是集編碼、印刷、識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和處理于一體的實(shí)用技術(shù)，它的誕生極大地促進(jìn)了商品流通，條形碼技術(shù)也是早期“物聯(lián)網(wǎng)”概念誕生的驅(qū)動(dòng)力之一。現(xiàn)代化的物流裝備離不開商品條形碼，當(dāng)前世界上常用的條碼制總類繁多，但使用最廣泛的是ean商品條形碼，它由國際物品編碼協(xié)會(huì)制定并通用于世界各地，我國目前在國內(nèi)推行使用的也是這種商品條形碼，ean商品條形碼中最常用的是ean-13碼，也俗稱為ean標(biāo)準(zhǔn)版；ean-13通用商品條形碼一般由前綴部分、制造廠商代碼、商品代碼和校驗(yàn)碼組成，條形碼的最后用1位校驗(yàn)碼來校驗(yàn)商品條形碼中左起第l－12數(shù)字代碼的正確性。從前面所述的tcp連接及通信流程圖中可看出godex ez-1100plus標(biāo)簽打印機(jī)占有tcp connection2連接，在ob1中調(diào)用fc106實(shí)現(xiàn)單向數(shù)據(jù)流通信的ean-13碼打印功能，數(shù)據(jù)流其實(shí)就是標(biāo)簽打印的組合式命令，其命令的格式如下：

  “控制命令 + 設(shè)定命令 + ∧l（起始命令）+ 標(biāo)簽格式命令 + e（end命令）”

因此對(duì)于標(biāo)簽打印機(jī)按上述格式，將各命令及數(shù)據(jù)進(jìn)行組合就形成組合式命令數(shù)據(jù)流，當(dāng)然必需滿足ezpl程序語言所規(guī)定的語法，其內(nèi)容主要包含標(biāo)簽高度、寬度、 間距、 明暗度、速度、剝紙功能、邊界起點(diǎn)、條碼類型和條碼數(shù)據(jù)等等，下面的程序范例是打印一張ean 13的條形碼標(biāo)簽，ezpl程序本身是一般的字符文件或命令行，無論使用何種語言編寫程序，只需送出該字符文件的內(nèi)容即可控制條形碼機(jī)來打印，ezpl程序命令行數(shù)據(jù)必須以ascii碼值存放于打印命令數(shù)據(jù)塊db101中供fc56 ag_send接口使用，db101命令數(shù)據(jù)塊如表1所示。

 
表1 打印命令數(shù)據(jù)塊db101

ob1中打印觸發(fā)事件的啟動(dòng)，只需在fc106中調(diào)用fc56 ag_send接口，將db101命令塊的數(shù)據(jù)發(fā)送至打印機(jī)就可完成整個(gè)條碼打印任務(wù)，fc106編程及和ean-13碼打印結(jié)果如下：

fc106：a  m  90.6  //啟動(dòng)打印

=  l  20.0

bld103

call  “ag_send56” //調(diào)用fc56 ag_send發(fā)送接口

act  ：=l20.0  //激活發(fā)送打印命令

id ：=2//硬件組態(tài)連接號(hào)tcp connection2

laddr：=w#16#100  //cp模塊十六進(jìn)制硬件組態(tài)地址

send ：=p#db101.dbx 0.0 byte 164 //發(fā)送命令塊起始地址

len  ：=164 //發(fā)送命令塊長度共164個(gè)字節(jié)

done ：=“weight”.b101//發(fā)送執(zhí)行代碼位

error：=“weight”b102//發(fā)送錯(cuò)誤代碼位

status：=“weight”w4  //發(fā)送狀態(tài)字

3)條碼掃描編程

ms1690 focus條形碼掃描儀采用了高分辨率的cmos感應(yīng)器和功能強(qiáng)大的高速處理芯片，再加上firstflash?專利技術(shù)，使它的全向掃描模式能從各個(gè)角度掃描當(dāng)前市場上所有標(biāo)準(zhǔn)碼制的條碼，在使用前首先要對(duì)它進(jìn)行參數(shù)設(shè)置定義，參數(shù)定義內(nèi)容包含如：通信模式設(shè)置、stx前綴/etx后綴、掃描模式、條碼類型/解碼規(guī)則和掃描間隔時(shí)間等，這些參數(shù)即可通過軟件設(shè)置也可經(jīng)掃描設(shè)置，掃描儀占有tcp connection1連接與cp343-1進(jìn)行單向接受通信，step 7中調(diào)用功能fc107中的fc66 ag_recv接口來完成條碼ascii數(shù)據(jù)的采集，并存入指定接收數(shù)據(jù)的db塊，其區(qū)域長度只要不小于掃描儀發(fā)送字節(jié)長度就可以了，因此fc66編程思路與稱量fc6 ag_recv接口相似，在這里就不再重復(fù)。

4)通信診斷

診斷功能對(duì)控制系統(tǒng)而言有著非常重要的地位，它對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試、運(yùn)行和故障排除起著關(guān)鍵的作用，step 7為simatic系統(tǒng)提供了在線和編程二類通信診斷的途徑，在線診斷具有一個(gè)分級(jí)概念的診斷功能，這種概念將使您能夠查詢關(guān)于simatic s7組件和功能的狀態(tài)信息，并對(duì)各種不同情形下的問題進(jìn)行分類診斷，它覆蓋了下列內(nèi)容：

·使用step 7對(duì)包括s7工作站、cp模板等硬件進(jìn)行診斷和故障檢測。

·使用ncm s7進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊診斷或模塊通訊功能和運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢測。

·hw config提供所組態(tài)的在線或離線cp的通訊屬性的靜態(tài)信息。

因此從上述系統(tǒng)分類診斷中可看出ncm s7 diagnostics為在線cp模板的通訊功能及運(yùn)行狀態(tài)提供了常規(guī)動(dòng)態(tài)診斷，另外它還可以對(duì)cp模板進(jìn)行出廠設(shè)置初始化、c-plug 卡格式化等操作。ncm s7可通過程序組simatic/step 7、cp屬性對(duì)話框或netpro連接屬性對(duì)話框來啟動(dòng)。

  
圖5  通訊格式

與simatic manager管理器相同，在左側(cè)的瀏覽區(qū)中，可看到分層排列的診斷對(duì)象, 顯示的對(duì)象結(jié)構(gòu)與當(dāng)前正在檢查的cp類型、該cp組態(tài)的功能和相匹配的連接，瀏覽區(qū)中顯示了本地plc當(dāng)前共有8個(gè)在線tcp connection連接；在右側(cè)的內(nèi)容區(qū)，將可發(fā)現(xiàn)在瀏覽區(qū)域中選定的診斷功能的結(jié)果和狀態(tài)，即反映出這8個(gè)tcp connection連接的通信收發(fā)狀況，分別對(duì)應(yīng)了6套臺(tái)秤（tcp connection3～connection8）、1套標(biāo)簽打印機(jī)（tcp connection2）和1套條碼掃描儀（tcp connection1），還包含連接狀態(tài)、接收狀態(tài)和發(fā)送狀態(tài)等信息。如發(fā)生連接錯(cuò)誤、中斷或警告，將在ncm s7左側(cè)的瀏覽區(qū)中顯示，如圖6所示：

 
  圖6  ncm s7在線診斷窗口

通過鼠標(biāo)在ncm s7瀏覽區(qū)域中選擇所診斷的對(duì)象，就可以執(zhí)行功能診斷，也可通過相關(guān)菜單命令來操作，并且ncm s7診斷緩沖器提供了以太網(wǎng)cp上事件消息的查詢記錄，它包含了關(guān)于cp的所有通訊服務(wù)和診斷事件的詳細(xì)信息，診斷事件消息是記錄在cp模板內(nèi)的環(huán)形緩沖區(qū)中，環(huán)形緩沖區(qū)可包含多達(dá)50條信息，另外在ncm s7中，則可保存多達(dá)500條消息。所有cp模板功能都將自動(dòng)生成事件消息，調(diào)用診斷對(duì)象時(shí)消息被讀取并顯示，最新的消息將以最高的連續(xù)編號(hào)在最上一行中顯示，如果雙擊一個(gè)事先選定的事件消息則會(huì)顯示關(guān)聯(lián)的幫助文本，以便我們進(jìn)一步詳細(xì)分析和處理該事件消息。

4  結(jié)束語

本文結(jié)合數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)討論了西門子開放式工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用方案的實(shí)施情況，介紹了在open ie環(huán)境下基于tcp/ip協(xié)議實(shí)現(xiàn)simatic plc平臺(tái)與第三方設(shè)備的以太網(wǎng)自由通信過程，并且在半導(dǎo)體行業(yè)得到了成功的應(yīng)用，open ie應(yīng)用突破了工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用于同品牌plc與plc之間、plc與分布式i_o之間和plc與上位機(jī)之間通訊的局限，加速了工業(yè)以太網(wǎng)向不同陣營自動(dòng)化平臺(tái)、現(xiàn)場設(shè)備層和i/o設(shè)備層拓展的趨勢(shì)，具有實(shí)現(xiàn)方法快速靈活、通信可靠穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)資源整合簡單和不受距離限制等特性，據(jù)arc的最新統(tǒng)計(jì)預(yù)測，2012年工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場設(shè)備層的市場規(guī)模預(yù)計(jì)將會(huì)超過四百萬個(gè)節(jié)點(diǎn)。綜觀當(dāng)前全集成自動(dòng)化開放式架構(gòu)，無論是從縱向（從i/o設(shè)備層到mes層的數(shù)據(jù)、資產(chǎn)管理）還是橫向（單個(gè)智能組件和子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)供應(yīng)）信息集成來看，工業(yè)以太網(wǎng)及它的擴(kuò)充技術(shù)（如：無線通信、gps廣域網(wǎng)通信、等時(shí)同步、功能安全等應(yīng)用）為開放式架構(gòu)的無邊界整合帶來了保障，工業(yè)以太網(wǎng)向不同層面、不同領(lǐng)域全方位延伸局面已勢(shì)不可當(dāng)，面對(duì)當(dāng)前競爭激烈和不斷變化的市場需求，只有樹立持續(xù)創(chuàng)新、勇于開拓的理念，才能共贏未來，開啟工業(yè)以太網(wǎng)更廣闊的發(fā)展空間。

作者簡介鐘華（1964-）男 項(xiàng)目經(jīng)理，電氣工程師，現(xiàn)就職于上海大和衡器有限公司技術(shù)部，主要從事計(jì)量&自動(dòng)化方面的研發(fā)、推廣和拓展工作。

參考文獻(xiàn)：

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