工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 課件 17 ISO-on-TCP通信及應(yīng)用

ISO-on-TCP通信及應(yīng)用一、ISO-on-TCP原理二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控一、ISO-on-TCP原理工業(yè)通信中有各種各樣的協(xié)議，比如，當(dāng)我們?yōu)槲鏖T子CP模塊新建傳輸協(xié)議的時(shí)候，很多種類可以選擇，如下圖1所示。圖1工業(yè)通信協(xié)議選擇對(duì)話框一、ISO-on-TCP原理西門子工業(yè)通信中常見的有ISO傳輸（ISOtransport）協(xié)議、ISO-ON-TCP協(xié)議和TCP協(xié)議。ISO傳輸（ISOtransport）協(xié)議是西門子早期的以太網(wǎng)協(xié)議，基于ISO8073TP0（TransportProtocolClass0），位于ISO-OSI參考模型的第四層，屬于傳輸層的協(xié)議。ISO傳輸協(xié)議是基于消息的數(shù)據(jù)傳輸，允許動(dòng)態(tài)修改數(shù)據(jù)長度；傳輸速度快，適合中等或較大量的數(shù)據(jù)；站點(diǎn)之間的ISO傳輸不使用IP地址，而是基于MAC地址，因此數(shù)據(jù)包不能通過路由器進(jìn)行傳遞（不支持路由）；另外ISO傳輸協(xié)議是西門子內(nèi)部的以太網(wǎng)協(xié)議，僅適用于SIMATIC系統(tǒng)。兩個(gè)SIMATIC站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收使用Send/Recive，服務(wù)器的讀寫使用Fetch/Write服務(wù)。ISO傳輸（ISOTransport）協(xié)議最大的優(yōu)勢(shì)是通過數(shù)據(jù)包來發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，但由于它不支持路由功能，隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加，ISO傳輸協(xié)議的劣勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。一、ISO-on-TCP原理為了應(yīng)對(duì)日益增加的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，西門子在ISO傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上增加了TCP/IP協(xié)議的功能，新的協(xié)議對(duì)擴(kuò)展的RFC1006“ISOontopofTCP”進(jìn)行了注釋（RFC為RequestForComments的縮寫），因此被稱為“ISO-ON-TCP”協(xié)議。ISO-ON-TCP在TCP/IP協(xié)議中定義了ISO傳輸?shù)膶傩?，位于ISO-OSI參考模型的第四層，默認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸端口為102。如下圖2所示圖2ISO-ON-TCP傳輸屬性示意圖一、ISO-on-TCP原理與ISO傳輸協(xié)議相同，ISO-ON-TCP協(xié)議的兩個(gè)SIMATIC站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收也使用Send/Recive，服務(wù)器的讀寫使用Fetch/Write。在ISO傳輸協(xié)議和ISO-ON-TCP協(xié)議的使用過程中，還涉及到TSAP的設(shè)置。TSAP是英文“TransportServiceAccessPoint”的縮寫，中文翻譯為“傳輸服務(wù)訪問點(diǎn)”。在一個(gè)傳輸?shù)逆溄又?，可能存在多個(gè)進(jìn)程。為了區(qū)分不同進(jìn)程的數(shù)據(jù)傳輸，需要提供一個(gè)進(jìn)程獨(dú)用的訪問點(diǎn)，這個(gè)訪問點(diǎn)，被稱為TSAP。在兩個(gè)站點(diǎn)的同一個(gè)傳輸鏈接中，如果只存在一個(gè)傳輸進(jìn)程，則本地和遠(yuǎn)程的TSAP可以相同；如果存在多個(gè)傳輸進(jìn)程，則TSAP必須唯一；TSAP相當(dāng)于TCP或UDP協(xié)議中的端口（port）。一、ISO-on-TCP原理S7-300/400支持的TSAP長度為1-16位，用戶使用的TSAP長度應(yīng)在3位以上，2位以內(nèi)的留作系統(tǒng)內(nèi)部使用。TSAP可以是ASCII碼或者十六進(jìn)制的形式，如下圖3是ISO-ON-TCP的TSAP設(shè)置示意圖。圖3ISO-ON-TCP的TSAP設(shè)置示意圖一、ISO-on-TCP原理ISO-ON-TCP協(xié)議的優(yōu)勢(shì)是能傳輸大量的數(shù)據(jù)并且支持路由功能，但是它僅適用于SIMATIC系統(tǒng)，只能在西門子內(nèi)部使用，在一定程度上限制了其應(yīng)用。西門子認(rèn)識(shí)到這一問題，最終提供了對(duì)TCP/IP協(xié)議的全面支持。TCP/IP是全球范圍內(nèi)廣泛使用的以太網(wǎng)協(xié)議，TCP全稱“TransmissionControlProtocol（傳輸控制協(xié)議）”，屬于ISO-OSI參考模型的第四層（UDP也位于該層）；IP協(xié)議位于第三層；TCP/IP提供站點(diǎn)之間的可靠傳輸，具有回傳機(jī)制，支持路由功能，可用于西門子SIMATIC系統(tǒng)內(nèi)部及SIMATIC與PC或其它支持TCP/IP的系統(tǒng)通信。兩個(gè)站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收也使用Send/Recive，服務(wù)器的讀寫使用Fetch/Write。一、ISO-on-TCP原理TCP/IP的通信需要設(shè)置本地和遠(yuǎn)程IP地址，以及與進(jìn)程相關(guān)的端口號(hào)（portnumber），端口號(hào)的范圍從1025-65535。如下圖4所示。圖4TCP/IP的通信設(shè)置示意圖二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控5G通信技術(shù)是具有高速率、低延時(shí)和大連接等特點(diǎn)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)。隨著5G建設(shè)的日漸加快，5G與云網(wǎng)融合共生互促，推動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展演進(jìn)，云網(wǎng)融合必將成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前5G技術(shù)已經(jīng)在遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制、智慧城市、智能家居等方面已經(jīng)發(fā)揮出巨大優(yōu)勢(shì)。如圖5所示，為了以較低的成本實(shí)現(xiàn)海量機(jī)器設(shè)備之間的通信，某企業(yè)在新產(chǎn)品的研發(fā)階段，利用數(shù)字孿生技術(shù)來實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)多個(gè)數(shù)字設(shè)備的控制?？刂评弥悄芫W(wǎng)關(guān)來打通各信號(hào)點(diǎn)位的通信鏈路。針對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況以及報(bào)警等重要的信息，需要快速傳輸至云端以供數(shù)據(jù)平臺(tái)及時(shí)獲取這些數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)云端的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理及控制，為此企業(yè)選擇5G的方式來滿足該項(xiàng)目的需求。二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控圖5虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控方案二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控硬件/軟件系統(tǒng)：PLC、旋思網(wǎng)關(guān)、PQFactory（版本：PQFactory_Sim_x64_Setup_5756）工具/輔件準(zhǔn)備：網(wǎng)線、4G/5G物聯(lián)網(wǎng)卡準(zhǔn)備操作：PLC、PQFactory、旋思網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)工程文件導(dǎo)入至對(duì)應(yīng)軟件中，準(zhǔn)備IO表為編制旋思網(wǎng)關(guān)工程文件做準(zhǔn)備二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控1.旋思網(wǎng)關(guān)工程文件制作（1）打開旋思工程設(shè)置軟件Symlink開發(fā)系統(tǒng)，左側(cè)空白處右鍵新建項(xiàng)目圖6二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（2）項(xiàng)目右鍵點(diǎn)擊項(xiàng)目，新建工程，設(shè)置工程名稱，其他暫時(shí)不需要設(shè)置圖7二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（3）對(duì)著采集服務(wù)右鍵新建通道，設(shè)置名稱，選擇PLC通信協(xié)議S7系列通用協(xié)議，選擇主端口參數(shù)為虛擬通道注意：此處的PLC名稱，需要與PQFactory地址匹配時(shí)的PLC名稱一致圖8二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（4）對(duì)著通道右鍵新建設(shè)備，設(shè)置名稱描述，其他不需要修改圖9二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（5）新建設(shè)備后電機(jī)設(shè)備-基本信息-規(guī)約參數(shù)修改plc的IP地址，其他默認(rèn)圖10二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（6）采集點(diǎn)表，右側(cè)灰色區(qū)域右鍵新建IO點(diǎn)，設(shè)置IO點(diǎn)的區(qū)域、地址、編碼、位偏移、DB.Numb參數(shù)添加完成后點(diǎn)擊OK修改采集點(diǎn)的類型、權(quán)限（可以參考操作手冊(cè)13頁）圖11二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（7）根據(jù)IO對(duì)應(yīng)表添加所有的采集信息圖12二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（8）制作完成需要先應(yīng)用后保存項(xiàng)目圖13二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控2.旋思網(wǎng)關(guān)文件上傳到設(shè)備（1）確認(rèn)旋思網(wǎng)關(guān)LAN口連接交換機(jī)，連接PC與設(shè)備網(wǎng)口，修改PC機(jī)IP地址為192.168.0.110，255.255.255.0網(wǎng)段二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（2）打開Symlink開發(fā)系統(tǒng)軟件左下角選擇到設(shè)備維護(hù)圖14二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（3）左側(cè)設(shè)備列表右鍵“區(qū)域”新建添加可連接的旋思網(wǎng)關(guān)IP，這里使用旋思網(wǎng)關(guān)LAN口IP地址192.168.0.245（網(wǎng)關(guān)機(jī)身有備注）添加旋思網(wǎng)關(guān)，端口號(hào)默認(rèn)9200圖15二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（4）添加完成雙擊打開新添加的旋思網(wǎng)關(guān)設(shè)備，或右鍵點(diǎn)擊“維護(hù)”。點(diǎn)擊登錄（用戶名、密碼無需填寫）圖16二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（5）登錄完成后點(diǎn)擊更新工程，更新之前先確認(rèn)要上傳的工程文件已保存圖17二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（6）選擇更新的工程項(xiàng)目，等待更新完成圖18二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控3.通過網(wǎng)管軟件監(jiān)視網(wǎng)關(guān)采集到的數(shù)據(jù)（1）通過Symlink開發(fā)系統(tǒng)軟件打開Symlink網(wǎng)管軟件圖19二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（2）右鍵設(shè)備列表添加網(wǎng)關(guān)設(shè)備圖20二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（3）填寫網(wǎng)關(guān)設(shè)備的IP地址圖21二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（4）雙擊打開網(wǎng)關(guān)設(shè)備，選擇通道-選擇設(shè)備，右側(cè)即為當(dāng)前設(shè)備下采集到的數(shù)據(jù)以及網(wǎng)關(guān)設(shè)備附帶屬性圖22二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控（5）點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的PLC設(shè)備，可以看到對(duì)應(yīng)信號(hào)的實(shí)時(shí)變化圖23二、數(shù)字生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控4.PQFactory通過網(wǎng)關(guān)連接PLC（1）確認(rèn)網(wǎng)線連接設(shè)備與PC機(jī)，網(wǎng)