西門子卡件6ES7315-2EH14-OABO

圖1 PROFINET實時報文

PROFINET循環(huán)的實時數(shù)據(jù)報文具有優(yōu)先級，且用戶優(yōu)先級為6。VLAN標(biāo)示符VID=0表示報文僅包含優(yōu)先級信息，而不是一個有效地VLAN標(biāo)識。
報文具有“用戶優(yōu)先級”符合IEEE802.1p標(biāo)準，IEEE802.1p具有如下特點：
支持IEEE802.1p的交換機會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，IEEE802.1p標(biāo)準

• 通過在OSI 2層給數(shù)據(jù)加入優(yōu)先級以及交換機中的不同隊列分配，實現(xiàn)加速報文轉(zhuǎn)發(fā)。
• TCI中包含表示服務(wù)種類(Class of Service)的3個位，這樣CoS服務(wù)就有8個優(yōu)先級，其中0為低優(yōu)先級，而7為高優(yōu)先級。
• 不同的應(yīng)用按照不同的方式進行處理
• 賦予實時應(yīng)用更高的優(yōu)先級
• 賦予普通的應(yīng)用較低的優(yōu)先級
  這樣在IEEE802.1p的支持下，用戶終端主機能請求所提交流量的優(yōu)先等級，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備則在幀頭上設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)記予以實施。802.1p可以將以太網(wǎng)中的流量分為8個優(yōu)先等級，將時間敏感的視頻/音頻以較高的優(yōu)先級在交換式以太網(wǎng)中傳送，以支持以太網(wǎng)上各類業(yè)務(wù)的QoS。參考表1 。

表1

目前，許多以太網(wǎng)交換機都能夠支持多優(yōu)先級業(yè)務(wù)的分類處理，即支持IEEE802.1p，根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的“用戶優(yōu)先級”字段內(nèi)容的不同進行緩存、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等操作。理想情況下，以太網(wǎng)交換機能支持的優(yōu)先級與802.1p規(guī)定的優(yōu)先級相同，但實際情況有時并非如此。
西門子的SCALANCE X以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品中，X-00系列具有兩個優(yōu)先級堆棧，高的優(yōu)先級堆棧處理具有用戶優(yōu)先級4，5，6，7的數(shù)據(jù)，低的優(yōu)先級堆棧處理具有用戶優(yōu)先級3，0，1的數(shù)據(jù)。對于SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列所支持的優(yōu)先級與IEEE802.1p所規(guī)定的優(yōu)先級相同。具有4個優(yōu)先級堆棧，每個堆棧處理不同用戶優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)，參考圖2 SCALANCE X交換機優(yōu)先級堆棧。SCALANCE X以太網(wǎng)交換機會根據(jù)數(shù)據(jù)的用戶優(yōu)先級的不同由內(nèi)部不同的優(yōu)先級堆棧來處理。這也表明SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列的產(chǎn)品可以細分用戶優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，對于用戶優(yōu)先級6，7由高優(yōu)先級堆棧處理優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。

圖2 SCALANCE X交換機優(yōu)先級堆棧

SCALANCE X以太網(wǎng)交換機會優(yōu)先對高優(yōu)先級的堆棧中的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)。參考圖3 IEEE802.1p報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)原則。幀1正在被發(fā)送，表明不會中斷正在發(fā)起的數(shù)據(jù)傳輸。幀2的優(yōu)先級低于幀3，所以優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)幀3。終端口1的數(shù)據(jù)幀發(fā)送順序為幀1，幀3，幀2。

圖3 IEEE802.1p報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)原則

除此以外，X200系列以上的SCALANCE X交換機不但可以在Step7中作為IO設(shè)備進行組態(tài)，也可以在Step7中實現(xiàn)集成診斷。參考圖4 交換機組態(tài)。

圖4 交換機組態(tài)

在使用SCALANCE X300和SCALANCE X400系列的交換機應(yīng)用在PROFINET實時應(yīng)用中，由于這兩種系列的交換機不但支持IEEE802.1p還支持IEEE802.1Q，即VLAN。那么這兩類以太網(wǎng)交換機則認為VLAN ID=0的幀不帶有VLAN標(biāo)簽。這意味著PROFINET實時報文（VID=0）在這兩類交換機之中轉(zhuǎn)發(fā)不具有優(yōu)先級，與普通的數(shù)據(jù)一樣，不會被交換機優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。所以在使用這兩類交換機時，需要特別注意，這種情況下，可以使用2種方式來改善：
種情況，就是使用SCALANCE X200系列以下的交換機，這樣由于這些系列的交換機不支持IEEE802.1Q，僅支持IEEE802.1p，所以會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)PROFINET實時數(shù)據(jù)。
第二種情況，如果使用SCALANCE X300/400時，且PROFINET實時數(shù)據(jù)與普通數(shù)據(jù)在一個通道上進行傳輸，需要給PROFINET的數(shù)據(jù)傳輸通道設(shè)置VLAN。例如圖5 組態(tài)舉例。PROFINET IO控制器和IO設(shè)備的PROFINET實時通信與PC1和PC2的普通通訊，例如TCP/IP，共同占用2臺SCALANCE X400之間的通道。由于SCALANCE X400支持IEEE802.1Q，交換機會認為PROFINET 實時數(shù)據(jù)與普通的TCP/IP數(shù)據(jù)的優(yōu)先級一樣，這樣不會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)PROFINET實時數(shù)據(jù)。

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應(yīng)用 S7-300 SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。 模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。 SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括： 特殊機械， 紡織機械， 包裝機械， 一般機械設(shè)備制造， 控制器制造， 機床制造， 安裝系統(tǒng)， 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。 多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。 SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器： 具有高電磁兼容性和抗震性，可限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。 S7-300F SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設(shè)備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。 S7-300F 滿足下列安全要求： 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508 類別 1 - 4 符合 EN 954-1 另外，標(biāo)準模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。

西門子CPU模塊6ES7314-6BH04-0AB0

設(shè)計 S7-300 一般步驟 S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。 一個系統(tǒng)包含下列組件： CPU： 不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。 用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。 用于高速計數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。 根據(jù)要求，也可使用下列模塊： 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。 接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接*控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。 通過分布式*控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風(fēng)扇。 SIPLUS 模塊可用于擴展的環(huán)境條件： 適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 IP20 機柜內(nèi)使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼。 設(shè)計 簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護： 安裝模塊： 只需簡單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動到位然后鎖緊螺釘。 集成的背板總線： 背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。 模塊采用機械編碼，更換極為容易： 更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構(gòu)，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。 現(xiàn)場證明可靠的連接： 對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。 TOP 連接： 為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。 規(guī)定的安裝深度： 所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護。因此，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度。 無插槽規(guī)則: 信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。

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