《工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用（微課版）》-教案 第14次 7.1 工業(yè)無線通信技術(shù)概述7.2 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

第14次課程教學(xué)方案備課時(shí)間備課教師教學(xué)時(shí)間年月日教學(xué)地點(diǎn)周次課時(shí)數(shù)4教學(xué)內(nèi)容（章、節(jié)）模塊/單元第7章工業(yè)無線通信技術(shù)（1）7.1工業(yè)無線通信技術(shù)概述7.2工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)訓(xùn)任務(wù)1西門子SCALANCEW工業(yè)無線設(shè)備的基本配置教學(xué)目標(biāo)和要求1、了解工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本概念和主要設(shè)備2、掌握西門子工業(yè)無線訪問接入點(diǎn)和無線客戶端的基本配置教學(xué)重點(diǎn)工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工業(yè)無線AP和無線客戶端的基本配置教學(xué)難點(diǎn)工業(yè)無線AP和無線客戶端的配置教學(xué)方法講授法、直觀演示法、實(shí)驗(yàn)法、小組討論法等使用媒體資源√紙質(zhì)材料√多媒體課件□網(wǎng)絡(luò)資源□其他資源：使用教具、設(shè)備、設(shè)施等PRONETA網(wǎng)絡(luò)分析軟件西門子工業(yè)無線設(shè)備作業(yè)練習(xí)完成電子版實(shí)訓(xùn)報(bào)告課后記

教學(xué)內(nèi)容（板書）教學(xué)步驟、方法

及學(xué)生活動1、無線局域網(wǎng)WLAN為WirelessLAN的簡稱，即無線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)是利用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速接入的以太網(wǎng)技術(shù)。主要在中短距離覆蓋范圍內(nèi)承載高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持固定和移動接入。Wi-Fi是WLAN技術(shù)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，由“Wi-Fi聯(lián)盟”所發(fā)布，其核心技術(shù)采用了電子電氣工程師協(xié)會（IEEE）制定的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。WLAN指的是基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)并兼容有線以太網(wǎng)的無線局域網(wǎng)絡(luò)。因此，無線局域網(wǎng)通常被稱為無線以太網(wǎng)。在PROFINETRT、EtherNet/IP或Modbus/TCP等基于以太網(wǎng)的自動化網(wǎng)絡(luò)中，通過WLAN可無線集成自動化設(shè)備。2、工業(yè)無線局域網(wǎng)技術(shù)簡介工業(yè)無線局域網(wǎng)（IndustrialWirelessLocalAreaNetwork，簡稱IWLAN），是一種基于無線電技術(shù)，用于工業(yè)現(xiàn)場和設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。它可以提供無線通信傳輸，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了設(shè)備布線和設(shè)備移動的時(shí)間。相比較于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，IWLAN具有以下優(yōu)點(diǎn)。1）高靈活、易使用使用無線技術(shù)后，現(xiàn)場設(shè)備擺脫了電纜的束縛，從而增加了現(xiàn)場儀表與被控設(shè)備的可移動性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活性以及工程應(yīng)用的多樣性，用戶可以根據(jù)工業(yè)應(yīng)用需求的變化快速、靈活、方便、低成本地重構(gòu)工業(yè)系統(tǒng)。2）高可靠、易維護(hù)在有線系統(tǒng)中，絕大部分系統(tǒng)故障是由電纜或電纜的連接器件損壞而引發(fā)的，其維護(hù)復(fù)雜度大、維護(hù)費(fèi)用高。使用無線技術(shù)將徹底杜絕此類故障的發(fā)生。工業(yè)無線設(shè)備可以采用電池供電，利用定時(shí)休眠等方法，可持續(xù)工作數(shù)年以上，維護(hù)成本極低。3）數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定IWLAN通常使用射頻技術(shù)和認(rèn)證協(xié)議確保穩(wěn)定且安全的數(shù)據(jù)傳輸。這使得工業(yè)場景中的大型數(shù)據(jù)傳輸變得輕松且更加可靠。4）成本降低因?yàn)闊o線設(shè)備的安裝和維護(hù)成本低于有線設(shè)備，因此IWLAN的實(shí)施成本也相對較低。3、工業(yè)WLAN與通用WLAN的比較工業(yè)WLAN比一般企業(yè)辦公和家庭應(yīng)用環(huán)境用的WLAN要求要高許多，可歸納如下：（1）嚴(yán)格的延遲要求：用于現(xiàn)場設(shè)備要求延遲不大于10ms，用于運(yùn)動控制不大于1ms，對于周期性的控制通信，使延遲時(shí)間的波動減至最小也是很重要的指標(biāo)。（2）確定性性能的保證：保證確定性是對任務(wù)執(zhí)行有嚴(yán)格保證的工業(yè)通信系統(tǒng)必備的特性。理論部分以教師講授為主要形式學(xué)生可以提問，由教師進(jìn)行進(jìn)一步的解釋和說明。（3）支持大量設(shè)備掛網(wǎng)，并容許掛網(wǎng)設(shè)備的接入數(shù)量可隨機(jī)變化：工業(yè)WLAN的接入點(diǎn)約為數(shù)百個(gè)的數(shù)量級。若節(jié)點(diǎn)過多和接入的節(jié)點(diǎn)數(shù)有變化，有可能導(dǎo)致IEEE802.11的MAC協(xié)議層效率太低。（4）網(wǎng)絡(luò)安全的保證：滿足安全保密法規(guī)是工業(yè)WLAN的基本要求。包括防止黑客用戶的侵入及對這些接入點(diǎn)的檢測等。4、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工業(yè)無線通信是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素，為向企業(yè)提供交換各種數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，西門子開發(fā)了具有特殊附加功能的專用工業(yè)無線局域網(wǎng)產(chǎn)品，以滿足工業(yè)中WLAN的特殊需求。西門子SIMATIC設(shè)計(jì)中的SCALANCEW774AccessPoint和SCALANCEW734客戶端模塊能可靠靈活地實(shí)現(xiàn)控制器與I/O系統(tǒng)（例如：SIMATICET?200MP）之間的無線通信。SCALANCEW774無線接入點(diǎn)和SCALANCEW734無線客戶端模塊是為了在控制柜內(nèi)部使用而開發(fā)的。它們可作為控制器或分布式I/O的頭部組件，以確?？煽康臒o線通信。由于具有IP65防護(hù)等級，SCALANCEW774接入點(diǎn)和SCALANCEW734客戶機(jī)模塊也可安裝在控制柜外部。由于總數(shù)據(jù)速率高達(dá)300Mbit/s且具有可選的iFeatures功能，即使是在要求更加苛刻的應(yīng)用環(huán)境下也可以正常使用。（1）西門子SCALANCEW774的功能無線訪問接入點(diǎn)（wirelessAccessPoint，簡稱AP）是組建無線局域網(wǎng)時(shí)最核心的設(shè)備。AP相當(dāng)于是無線網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)，是無線網(wǎng)和有線網(wǎng)之間溝通的橋梁。SCALANCEW774無線接入點(diǎn)的主要功能就是將各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)客戶端連接到一起，然后將無線網(wǎng)絡(luò)接入以太網(wǎng)，從而達(dá)到無線覆蓋的目的。AP的中繼加橋接功能可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)無線設(shè)備通訊，也可以起到放大信號的作用，保證了傳輸速度和穩(wěn)定性；AP的主從模式可以方便網(wǎng)管統(tǒng)一管理子網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)的連接。（2）西門子無線客戶端SCALANCEW734SCALANCEW734是無線客戶端（wirelessAccessClient，簡稱AC），是一種具有WLAN功能的設(shè)備，在該設(shè)備中永久性安裝了一個(gè)無線卡。SCALANCEW734客戶端模塊可保證實(shí)時(shí)無線通信，在滿足極高帶寬要求的情況下保持穩(wěn)定運(yùn)行。該節(jié)省空間的客戶機(jī)模塊適合需要將設(shè)備安裝在控制柜內(nèi)的應(yīng)用。由于采用SIMATIC設(shè)計(jì)，SIMATICS7PLC、ET200SP等自動化組件可無縫集成到工業(yè)WLAN中，可以節(jié)省控制柜內(nèi)的空間。理論部分以教師講授為主要形式學(xué)生可以提問，由教師進(jìn)行進(jìn)一步的解釋和說明。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)施本實(shí)訓(xùn)的主要目標(biāo)是能熟練配置和使用無線通信設(shè)備。首先能完成對西門子SIMATICW774無線AP和W734無線客戶端的基本管理配置，包括復(fù)位和IP地址配置。在此基礎(chǔ)上要求學(xué)生能熟練完成無線網(wǎng)絡(luò)通信的配置，從而能在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中靈活應(yīng)用無線通信設(shè)備將終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)中。最后介紹了NAT和NAPT技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與配置。共設(shè)計(jì)3個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。實(shí)訓(xùn)任務(wù)1西門子SCALANCEW工業(yè)無線設(shè)備的基本配置本實(shí)驗(yàn)將介紹使用PRONETA軟件完成對工業(yè)無線APW774和工業(yè)無線ACW734進(jìn)行IP地址配置及復(fù)位操作的方法和實(shí)施步驟。步驟1按照實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋵774、W734和上位機(jī)連接到XB-208的任意端口。步驟2啟動PRONETA軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，可顯示出在線圖形視圖和設(shè)備列表步驟3在設(shè)備表中依次選中W774和W734無線設(shè)備，會在窗口右側(cè)顯示出該設(shè)備的詳細(xì)信息步驟4依次對XB-208、W774和W734執(zhí)行復(fù)位操作。在圖形視圖下右擊相應(yīng)設(shè)備圖標(biāo)，選擇“復(fù)位網(wǎng)絡(luò)參數(shù)”，將對3個(gè)設(shè)備執(zhí)行復(fù)位操作并恢復(fù)到出廠配置，復(fù)位完成后會自動重啟設(shè)備。步驟5為W774和W734配置IP地址，右擊相應(yīng)設(shè)備圖標(biāo)，選擇“設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)”，輸入IP地址和子網(wǎng)掩碼，必要時(shí)可設(shè)置網(wǎng)關(guān)地址。步驟6通過瀏覽器訪問W774配置界面，在系統(tǒng)登錄界面輸入用戶名和密碼（初始都是admin）。按提示設(shè)置新密碼為：ZD@123456，點(diǎn)擊SetValues按鈕使設(shè)置生效步驟7通過瀏覽器訪問W734配置