路由與PROFINETIO實時通信培訓

1、2017 中 國 智 能 制 造 挑 戰(zhàn) 賽路由與PROFINET IO實時通信培訓路由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹14本地路由與靜態(tài)路由的配置3目 錄PROFINET IO實時通信2博圖V14軟件安裝路由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹 網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡層的4個基本任務個基本任務封裝路由解封裝用IP地址編址IP協(xié)議要求每臺發(fā)送和接收設(shè)備要有唯一的IP地址。在IP網(wǎng)絡中，具有IP地址的設(shè)備稱為主機。發(fā)送主機的IP地址為源IP地址，接收設(shè)備的IP地址為目的IP地址。網(wǎng)絡間發(fā)送的PDU都需要在IP頭中標識源和目的地的IP地址。添加信息的過程稱為封裝。（封裝傳輸層輸送的數(shù)據(jù)段，變?yōu)镮P數(shù)據(jù)包）。在網(wǎng)

2、絡層，路由器打開數(shù)據(jù)包并查看數(shù)據(jù)包頭中的IP地址信息，依賴于其配置及目的網(wǎng)絡，選擇傳輸數(shù)據(jù)包的最佳網(wǎng)絡。將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到所選的網(wǎng)絡的網(wǎng)關(guān)。路徑上最后一臺路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對應目的網(wǎng)絡的網(wǎng)關(guān)，進而發(fā)送到目的網(wǎng)絡的目的主機。路由器接收數(shù)據(jù)包，去掉第2層封裝的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)包向上發(fā)送到網(wǎng)絡層。在不同層次移去封裝數(shù)據(jù)的過程稱為解封裝。路由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹 網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識IPV4地址地址IPV4地址分為兩個部分：網(wǎng)絡部分和主機部分。用32個比特位定義IPV4的主機地址。為便于記憶、書寫與表達，使用十進制進行表達。主機部分使用的位數(shù)決定了網(wǎng)絡中可以容納的主機數(shù)量。0 172

3、.16.4.32網(wǎng)絡部分網(wǎng)絡部分主機部分主機部分最后一個8位是主機部分；前面三個8位代表網(wǎng)絡部分。10101100.00010000.00000100.00010100示例：路由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹 網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識IPV4地址的三地址的三種地址種地址類型類型路由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹 網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識IPV4地址地址如何才能知道多少位代表網(wǎng)絡部分，多少位代表主機部分？方法1：網(wǎng)絡前綴表示IPV4網(wǎng)絡地址時，我們在網(wǎng)絡地址后添加一個前綴長度，以便給出地址中網(wǎng)絡部分的比特位數(shù)。例如：/24中，/24就是前綴長度，說明前24位為網(wǎng)絡地址，即最后8為代表主機部分。路

4、由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹 網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識IPV4地址地址如何才能知道多少位代表網(wǎng)絡部分，多少位代表主機部分？方法2：子網(wǎng)掩碼前綴和子網(wǎng)掩碼是同一件事情的不同表達方式。子網(wǎng)掩碼使用32位值定義定義網(wǎng)絡設(shè)備的IPV4地址的網(wǎng)絡部分。子網(wǎng)掩碼同IPV4地址一樣用十進制表示。在代表網(wǎng)絡部分的每個位的位置上設(shè)置二進制1，在代表主機部分的每個位的位置上置入二進制0即可創(chuàng)建子網(wǎng)掩碼。例如：前綴/24以子網(wǎng)掩碼表示即為 前綴/16以子網(wǎng)掩碼表示即為路由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)路由器是用于連接網(wǎng)絡的設(shè)備，它們可以理解OSI第3層數(shù)據(jù)包和協(xié)議，并可以計算

5、最佳路徑。路由是指路由器接收數(shù)據(jù)包、分析目的地址信息、選擇數(shù)據(jù)包路徑然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到所選網(wǎng)絡的下一臺路由器。數(shù)據(jù)包到達下一臺設(shè)備稱為跳。路由路由 向本地網(wǎng)絡外發(fā)送數(shù)據(jù)包需要使用網(wǎng)關(guān)，也稱為默認網(wǎng)關(guān)。如果數(shù)據(jù)包目的地址的網(wǎng)絡部分與發(fā)送主機的網(wǎng)絡不同，則必須將該數(shù)據(jù)包路由到發(fā)送網(wǎng)絡以外。為此，需要將該數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。此網(wǎng)關(guān)是連接到本地網(wǎng)絡的路由器接口。網(wǎng)關(guān)接口具有與主機網(wǎng)絡地址匹配的網(wǎng)絡層地址。主機則將該地址配置為網(wǎng)關(guān)。路由相關(guān)網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識介紹動態(tài)路由動態(tài)路由 靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表。除非網(wǎng)絡管理員干預，否則靜態(tài)路由不會發(fā)生變化。由于靜態(tài)路由不能對網(wǎng)絡的改變作出反映，一般用于網(wǎng)

6、絡規(guī)模不大、拓撲結(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡中。網(wǎng)絡管理員必需了解路由器的拓撲連接，通過手工方式指定路由路徑，而且在網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變動時，也需要網(wǎng)管手工修改路由路徑。靜態(tài)路由的優(yōu)點是簡單、高效、可靠。靜態(tài)路由靜態(tài)路由 路由器可以從其他路由器中學習路由信息，稱為動態(tài)路由。動態(tài)路由從其他路由器更新信息。動態(tài)路由需要路由器的處理開銷，但在初始設(shè)置之后管理成本低。PS 在所有的路由中，靜態(tài)路由優(yōu)先級最高。當動態(tài)路由與靜態(tài)路由發(fā)生沖突時，以靜態(tài)路由為準。本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習本地路由練習本地路由練習邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖通過路由解決VLAN間通信問題本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習本地路由練習網(wǎng)絡規(guī)劃l

7、SCALANCE XM408的IP地址為1/24，通過PST工具設(shè)置；l Network 1的IP網(wǎng)段為/16，網(wǎng)關(guān)IP地址為/16，屬于VLAN100；l Network 2的IP網(wǎng)段為/16，連接SCALANCE XM408的網(wǎng)關(guān)IP地址為/16，屬于VLAN150。本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習本地路由練習1、配置上位機、XM408交換機與X208交換機IP地址和網(wǎng)關(guān)將上位機的IP地址配置為，網(wǎng)關(guān)設(shè)置為（必須設(shè)置網(wǎng)關(guān)）；利用PST工具，將SCALANC

8、E XM408的IP地址配置為1，將X208的IP地址配置為，網(wǎng)關(guān)設(shè)置為（必須設(shè)置網(wǎng)關(guān)）。2、VLAN劃分本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習本地路由練習3、啟動路由在目錄樹“Layer 3”“Configuration”中，勾選“Routing”項前的復選框，并點擊“Set Values”按鈕本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習本地路由練習4、分配網(wǎng)關(guān)IP給兩個VLAN示例：分配網(wǎng)關(guān)IP給VLAN 100本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習靜態(tài)路由練習邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖說明：示例中X208交換機作為普通PC用，用以對來自

9、上位機的ping命令做出回應；將此X208替換為S7 1200 PLC或普通電腦，實驗效果一樣。本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（1）網(wǎng)絡規(guī)劃l 第1個SCALANCE XM408（A）的IP地址為1/24，通過PST工具設(shè)置；l 第2個SCALANCE XM408（B）的IP地址為2/24，通過PST工具設(shè)置；l Network 1的IP網(wǎng)段為/16，網(wǎng)關(guān)IP地址為/16，屬于VLAN100；l Network 2的IP網(wǎng)段為/16，對應第一個SCALANCE XM408（A）

10、的網(wǎng)關(guān)IP地址為/16，對應第2個SCALANCE XM408（B）的網(wǎng)關(guān)IP地址為/16，屬于VLAN150。l Network 3的IP網(wǎng)段為/24，網(wǎng)關(guān)IP地址為/24，屬于VLAN200。本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（2） 配置上位機、交換機的IP地址和網(wǎng)關(guān) 將上位機的IP地址配置為，網(wǎng)關(guān)設(shè)置為（必須設(shè)置網(wǎng)關(guān)）；利用PST工具，將第1個SCALANCE XM408（A）的IP地址配置為1，將第2個SCALANCE XM408（B）的IP

11、地址配置為2，將X208的IP地址配置為1，網(wǎng)關(guān)設(shè)置為（必須設(shè)置網(wǎng)關(guān)）。本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（3）第1個SCALANCE XM408（A）配置1）給對應的端口添加VLAN ID注意：與其他三層交換機（或路由器）連接的端口不能設(shè)置為M本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（3）第1個SCALANCE XM408（A）配置2）啟用路由功能在目錄樹“Layer 3”“Configuration”中，勾選“Routing”項前的復選框，并點擊“Set Values”按鈕本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由

12、靜態(tài)路由練習練習（3）第1個SCALANCE XM408（A）配置3）分配網(wǎng)關(guān)IP給VLAN 100和VLAN 150在目錄樹“Layer 3”“Subnets”中，選擇“Overview”頁簽。在該界面中，在“Interface”下拉列表中選擇LAN100，然后點擊“Create”按鈕，將添加“vlan100條目”。選中表格中“interface”下的“vlan100”，進入“Configuration”頁簽頁面，在此頁面下輸入IP Address為，輸入Subnet Mask為，最后點擊“Set Values”按鈕。以VLAN 100為例本地路由與靜

13、態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（3）第1個SCALANCE XM408（A）配置同理為VLAN150分配網(wǎng)關(guān)IP。為VLAN100和VLAN150分配網(wǎng)關(guān)后的結(jié)果本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（3）第1個SCALANCE XM408（A）配置4）添加靜態(tài)路由表在目錄樹“Layer 3”“Routes”中，填寫Destination Network為，Subnet Mask為，Gateway為，然后點擊“Create”按鈕。如圖所示。從網(wǎng)段到達網(wǎng)段要經(jīng)過

14、網(wǎng)關(guān)。本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（4）第2個SCALANCE XM408（B）配置1）給對應的端口添加VLAN ID為對應的端口添加VLAN150和VLAN200本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（4）第2個SCALANCE XM408（B）配置2）啟用路由功能3）分配網(wǎng)關(guān)IP給對應的VLAN為VLAN150和VLAN200分配網(wǎng)關(guān)后的結(jié)果本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（4）第2個SCALANCE XM408（B）配置4）添加靜態(tài)路由表從網(wǎng)段到達網(wǎng)段要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)。本地路由與靜態(tài)路由的

15、配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（5）通訊測試在上位機的“命令提示符”環(huán)境中輸入命令“ping 1”，結(jié)果如圖所示。由處于VLAN200中的上位機發(fā)出的報文，能夠通過路由轉(zhuǎn)發(fā)到處于VLAN100中的X208中。本地路由與靜態(tài)路由的配置 靜態(tài)路由靜態(tài)路由練習練習（5）通訊測試為了進一步驗證與查看設(shè)置的靜態(tài)路由所起的作用，在“命令提示符”環(huán)境中輸入路由命令“tracert 1”，結(jié)果如圖所示?？梢钥闯?，報文首先到達第二個路由器中的網(wǎng)關(guān)，然后第二個路由器查看靜態(tài)路由表，發(fā)現(xiàn)要訪問的IP地址處于網(wǎng)絡，因此把報文轉(zhuǎn)發(fā)到第一個路由器中的

16、網(wǎng)關(guān)。然后通過第一個SCALANCE XM408的內(nèi)部路由把報文轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)，進而到達VLAN100中目標主機，即IP地址為1的X208。本地路由與靜態(tài)路由的配置 博圖博圖V14軟件安裝軟件安裝PROFINET IO實時通信 PROFINET IOPROFINET IO在IO控制器和IO設(shè)備之間進行過程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)交換。n IO控制器：用于對連接的IO設(shè)備進行尋址的設(shè)備。通常是運行自動化程序的控制器。n IO設(shè)備：分配給某個IO控制器的分布式現(xiàn)場設(shè)備，例如，分布式IO、閥終端、變頻器。智能設(shè)備也可作為IO設(shè)備，如控制器。根據(jù)標準IEEE802.1

17、Q，PROFINET IO消息幀優(yōu)先于標準消息幀。PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習PROFINET IO實驗邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（1）新建項目配置IO控制器（2）在項目中通過“添加新設(shè)備”添加S7 1200 PLC，添加成功后，在設(shè)備視圖中選中S7 1200，在屬性常規(guī)項目信息頁面中將名稱修改為“IO-Controller”；PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（3）設(shè)置IO-Controller的子網(wǎng)、IP地址和子網(wǎng)掩碼。在設(shè)備視圖中選中S7 1200，在屬性常規(guī)PROFINET接

18、口以太網(wǎng)地址中設(shè)置子網(wǎng)、IP地址和子網(wǎng)掩碼，如圖所示。PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（4）屬性常規(guī)PROFINET接口操作模式，使用默認配置，即將該PLC作為IO控制器。PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（5）為IO控制器添加數(shù)據(jù)類型為Byte的變量，變量名稱分別為Tag_1和Tag_2，地址分別為%QB2和%IB2。PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（6）添加監(jiān)控表。項目樹IO-Controller監(jiān)控與強制表下雙擊“添加新監(jiān)控表”，在新建的“監(jiān)控表_1”中，在“名稱”列下分別選擇Tag_1和Tag_2變

19、量，將顯示格式分別設(shè)置為二進制和字符。PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習配置IO設(shè)備（7）在項目中通過“添加新設(shè)備”添加S7 1200 PLC，添加成功后，在設(shè)備視圖中選中S7 1200，在屬性常規(guī)項目信息頁面中將名稱修改為“IO-Device”；PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（8）設(shè)置IO-Device的子網(wǎng)、IP地址和子網(wǎng)掩碼。在設(shè)備視圖中選中S7 1200，在屬性常規(guī)PROFINET接口以太網(wǎng)地址中設(shè)置子網(wǎng)、IP地址和子網(wǎng)掩碼PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（9）在設(shè)備視圖中選中S7 1200，屬性

20、常規(guī)PROFINET接口操作模式，勾選“IO 設(shè)備”前的復選框；在“已分配的IO控制器”下拉列表中選擇IO控制器“IO-Controller.PROFINET接口_1”PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（10）為IO設(shè)備添加數(shù)據(jù)類型為Byte的變量，變量名稱分別為Tag_3和Tag_4，地址分別為%IB2和%QB3PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（11）添加監(jiān)控表。項目樹IO-Device監(jiān)控與強制表下雙擊“添加新監(jiān)控表”，在新建的“監(jiān)控表_1”中，在“名稱”列下分別選擇Tag_3和Tag_4變量，將顯示格式分別設(shè)置為二進制和字符PROFINET IO實時通信 PROFINET IO練習練習（12）設(shè)置傳輸區(qū)。在設(shè)備視圖中選中S7 1200，屬性常規(guī)PROFINET接口操作模式智能設(shè)備通信，雙擊“新增”添加傳輸區(qū)。如