S5兼容的通信服務(wù)

  1. S5兼容的通信概述

  S5兼容的通信服務(wù)包括PROFIBUS的FDL，和以太網(wǎng)的TCPIP、ISO傳輸、ISO-on-TCP 和UDP，它們的組態(tài)和編程的方法基本上相同。TCPIP、ISO傳輸和1SO-on-TCP可以發(fā)送和接收8KB(8192B)數(shù)據(jù)，UDP可以發(fā)送和接收2KB(2048B)數(shù)據(jù)。

  需要在STEP7中為SS兼容的通信組態(tài)靜態(tài)連接。在站點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)，連接被立即建立。

  在SIMATICS7中，調(diào)用功能FC5AGSEND和FC6AGRECV來(lái)實(shí)現(xiàn)SS兼容的通信。

  2. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

  網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)上所有的設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、路由器、防火墻等)之間通信規(guī)則的集合，它定義了通信時(shí)信息必須采用的格式和這些格式的意義。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都采用分層的體系結(jié)構(gòu)，每一層都建立在它的下一層之上，向它的上一層提供一定的服務(wù)，而把如何實(shí)現(xiàn)這一服務(wù)的細(xì)節(jié)對(duì)上一層加以屏蔽。一臺(tái)設(shè)備的第n層與另一臺(tái)設(shè)備的第n層進(jìn)行通信的規(guī)則就是第n層協(xié)議。

  圖10-16 OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

  在OSI參考模型各層中有許多協(xié)議，接收方和發(fā)送方同一層的協(xié)議必須一致，否則無(wú)法識(shí)別通信伙伴發(fā)出的信息。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)上各種設(shè)備能相互交換信息。圖10-16是7層OSI 參考模型中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，IP位于第3層，TCP和UDP位于第4層，應(yīng)用層是OSI模型中的第7層。應(yīng)用層負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，常用的應(yīng)用協(xié)議有：

  ● HHTP超文本傳輸協(xié)議。

  ● FTP文件傳輸協(xié)議。

  ● SMTP簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議。

  ● Telnet遠(yuǎn)程登陸協(xié)議。

  ● NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)。

  ● SNMP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。

  3. TCP/IP服務(wù)

  TCP/IP是“Transmission Control Protocol/Internet Protocol”的簡(jiǎn)寫(xiě)，中文譯名為“傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議”。TCP/IP 規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)上所有的通信設(shè)備，尤其是一個(gè)主機(jī)與另一個(gè)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換的格式，以及傳送方式。TCP/IP是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議，也是一種數(shù)據(jù)打包和尋址的標(biāo)準(zhǔn)方法。通過(guò)TCP連接和SEND/RECEIVE接口，以太網(wǎng)卡可以提供和幾乎所有的終端(PC或其他系統(tǒng))相連的接口。

  TCP/P服務(wù)可以用于S7-300/400與PC或非西門(mén)子公司系統(tǒng)的通信，將最多8KB的連續(xù)數(shù)據(jù)塊從一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)的接收由通信伙伴確認(rèn)。

  (1)IP

  IP(網(wǎng)際協(xié)議)是OSI參考模型第3層的協(xié)議，主要用于在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中尋址，通過(guò)32位IP 地址尋址主機(jī)。數(shù)據(jù)包被分割為多個(gè)小的單元發(fā)送，并且在目的主機(jī)中重新組合，數(shù)據(jù)包最大為65535B。傳輸時(shí)間監(jiān)視可以防止傳輸過(guò)程中的死循環(huán)。通過(guò)生成校驗(yàn)和來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)報(bào)頭的傳輸是否正確。IP并不檢查數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，也不提供確認(rèn)和糾錯(cuò)機(jī)制。

  (2)TCP

  TCP(傳輸控制協(xié)議)是OSI參考模型第4層的協(xié)議，用于在兩個(gè)站點(diǎn)之間建立邏輯的(虛擬的)全雙工連接。TCP是面向連接的端到端協(xié)議，通過(guò)使用TCP端口號(hào)，提供多路復(fù)用技術(shù)功能。節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信是面向連接的，連接到端點(diǎn)上的每一個(gè)站原則上在任何時(shí)刻都有權(quán)利發(fā)送數(shù)據(jù)。S7-300/400 通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)和通信塊AG_SEND/AG_RECV提供TCP ISO、ISO-on-TCP和UDP通信服務(wù)。

  (3)TCP/IP的可靠性措施

  TCP/P通過(guò)序列編號(hào)、校驗(yàn)和、流量控制、定時(shí)監(jiān)視、錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正傳輸錯(cuò)誤(數(shù)據(jù)的丟失、重復(fù)和損壞)的機(jī)制，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖顑?yōu)化和準(zhǔn)確性。在傳輸出錯(cuò)時(shí)重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。接收器通過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)算法(CRC)檢查接收到的數(shù)據(jù)的完整性，并確認(rèn)數(shù)據(jù)的接收，發(fā)送端將在SEND/RECEIVE接口上收到一個(gè)返回值。

  (4)TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程

  TCP是基于連接的協(xié)議，在正式收發(fā)數(shù)據(jù)之前，必須和對(duì)方建立可靠的連接。下面對(duì)通信過(guò)程作簡(jiǎn)單的介紹：

  1)主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包。

  2)主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送同意連接和要求同步的數(shù)據(jù)包，同步是指兩臺(tái)主機(jī)一個(gè)在發(fā)送一個(gè)在接收，協(xié)調(diào)工作。

  3)主機(jī)A再發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包確認(rèn)主機(jī)B要求的同步。經(jīng)過(guò)上述“對(duì)話”之后，主機(jī)A才向主機(jī)B正式發(fā)送數(shù)據(jù)。

  TCP能為應(yīng)用程序提供可靠的通信連接，使一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送的字節(jié)流無(wú)差錯(cuò)地發(fā)往網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)，對(duì)可靠性要求高的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)使用TCP傳輸數(shù)據(jù)。

  4.ISO傳輸服務(wù)A站

  ISO協(xié)議符合ISO 8073標(biāo)準(zhǔn)，作為一種開(kāi)放的協(xié)議，通過(guò)組態(tài)的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全通信。ISO傳輸用于在組態(tài)的連接上進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳送，它將數(shù)據(jù)分段，可以傳送大量的數(shù)據(jù)。S7PLC可以與具有以太網(wǎng)CP的S7/S5PLC、PC/PG和使用ISO傳輸協(xié)議的系統(tǒng)通信，ISO傳輸連接上的數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。ISO傳輸對(duì)應(yīng)于ISO參考模型的第4層(傳輸層)，僅適用于工業(yè)以太網(wǎng)。ISO傳輸服務(wù)保證數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)的完整性的方法與TCP/IP的相同。ISO傳輸協(xié)議的通信過(guò)程如下(見(jiàn)圖10-17)：

  圖10-17 ISO 傳輸協(xié)議的傳輸過(guò)程

  1)建立連接A站發(fā)出通信請(qǐng)求，B站返回連接確認(rèn)，A站發(fā)出應(yīng)答。

  2)數(shù)據(jù)傳輸A站發(fā)送數(shù)據(jù)，B站收到后返回確認(rèn)應(yīng)答。

  3)斷開(kāi)連接A站發(fā)送斷開(kāi)連接請(qǐng)求，B站返回確認(rèn)報(bào)文，連接被斷開(kāi)。

  5. ISO-on-TCP服務(wù)

  ISO-on-TCP主要用于可靠的網(wǎng)際數(shù)據(jù)傳輸，符合TCP/P標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)ISO多考模型的第4層，增加了RFC1006協(xié)議，可以改變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)RFC1006實(shí)現(xiàn)的。RFC1006 將ISO第4層的服務(wù)映射到TCP。RFC是Requests for Comments(請(qǐng)求說(shuō)明)的縮寫(xiě)，是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于自動(dòng)重發(fā)和附加的塊校驗(yàn)機(jī)制(CRC校驗(yàn))，ISO-on-TCP 的傳輸可靠性極高。通信伙伴將確認(rèn)數(shù)據(jù)的接收，發(fā)送端將收到一個(gè)返回值。

  通過(guò)以太網(wǎng)和ISO-on-TCP連接，SIMATICS7PLC可以與支持ISO-on-TCP連接的S7/S5 PLC、PC/PG和非西門(mén)子公司的系統(tǒng)通信，最多可以發(fā)送8KB數(shù)據(jù)?？梢允褂肧END/RECEIVE 和FETCH/WRITE等功能來(lái)傳送數(shù)據(jù)。

  在符合RFC1006標(biāo)準(zhǔn)的SIMATIC設(shè)備之間，推薦使用這種通信連接。

  6. UDP服務(wù)

  UDP是User Datagram Protocol(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)的簡(jiǎn)稱，UDP提供簡(jiǎn)單的跨網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸通信服務(wù)(數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù))，UDP沒(méi)有數(shù)據(jù)確認(rèn)報(bào)文，不檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，屬于OSI 模型的第4層。必須的可靠性措施由應(yīng)用層提供，可以將最大2KB的連續(xù)數(shù)據(jù)塊從一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。由于不發(fā)送對(duì)接收到的數(shù)據(jù)的確認(rèn)報(bào)文，所以UDP通信并不可靠。UDP適用于一次只傳送少量數(shù)據(jù)、對(duì)可靠性要求不高的應(yīng)用環(huán)境。

  UDP服務(wù)可以用于工業(yè)以太網(wǎng)、電話網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，與支持UDP通信的PC或非西門(mén)子公司的系統(tǒng)的通信伙伴通信，UDP服務(wù)也需要建立連接。

  由于報(bào)文頭短、沒(méi)有傳輸應(yīng)答和超時(shí)監(jiān)控，UDP比TCP更適合于對(duì)傳輸時(shí)間要求較高的應(yīng)用。通過(guò)UDP連接，可以實(shí)現(xiàn)廣播(向網(wǎng)絡(luò)中所有站點(diǎn)發(fā)送消息)和多點(diǎn)傳送(向網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)站點(diǎn)發(fā)送消息)?？臻e(free)的UDP連接用發(fā)送的數(shù)據(jù)的前6個(gè)字節(jié)來(lái)定義接收站的端口地址和IP地址。

  在7層OSI參考模型中，TCP和UDP在IP之上，因此使用TCP、ISO-on-TCP和UDP 的S5兼容的通信必須設(shè)置IP地址，可以不設(shè)置MAC地址。ISO傳輸必須設(shè)置MAC地址。