路由與PROFINETIO實(shí)時(shí)通信培訓(xùn)

1、2017 中 國(guó) 智 能 制 造 挑 戰(zhàn) 賽路由與PROFINET IO實(shí)時(shí)通信培訓(xùn)路由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹14本地路由與靜態(tài)路由的配置3目 錄PROFINET IO實(shí)時(shí)通信2博圖V14軟件安裝路由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)層的4個(gè)基本任務(wù)個(gè)基本任務(wù)封裝路由解封裝用IP地址編址IP協(xié)議要求每臺(tái)發(fā)送和接收設(shè)備要有唯一的IP地址。在IP網(wǎng)絡(luò)中，具有IP地址的設(shè)備稱為主機(jī)。發(fā)送主機(jī)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(luò)間發(fā)送的PDU都需要在IP頭中標(biāo)識(shí)源和目的地的IP地址。添加信息的過(guò)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(luò)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(luò)，選擇傳輸數(shù)據(jù)包的最佳網(wǎng)絡(luò)。將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到所選的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。路徑上最后一臺(tái)路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)目的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)的目的主機(jī)。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(luò)層。在不同層次移去封裝數(shù)據(jù)的過(guò)程稱為解封裝。路由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)IPV4地址地址IPV4地址分為兩個(gè)部分：網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。用32個(gè)比特位定義IPV4的主機(jī)地址。為便于記憶、書寫與表達(dá)，使用十進(jìn)制進(jìn)行表達(dá)。主機(jī)部分使用的位數(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)中可以容納的主機(jī)數(shù)量。0 172

3、.16.4.32網(wǎng)絡(luò)部分網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分主機(jī)部分最后一個(gè)8位是主機(jī)部分；前面三個(gè)8位代表網(wǎng)絡(luò)部分。10101100.00010000.00000100.00010100示例：路由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)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(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)IPV4地址地址如何才能知道多少位代表網(wǎng)絡(luò)部分，多少位代表主機(jī)部分？方法1：網(wǎng)絡(luò)前綴表示IPV4網(wǎng)絡(luò)地址時(shí)，我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)地址后添加一個(gè)前綴長(zhǎng)度，以便給出地址中網(wǎng)絡(luò)部分的比特位數(shù)。例如：/24中，/24就是前綴長(zhǎng)度，說(shuō)明前24位為網(wǎng)絡(luò)地址，即最后8為代表主機(jī)部分。路

4、由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)IPV4地址地址如何才能知道多少位代表網(wǎng)絡(luò)部分，多少位代表主機(jī)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(dá)方式。子網(wǎng)掩碼使用32位值定義定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IPV4地址的網(wǎng)絡(luò)部分。子網(wǎng)掩碼同IPV4地址一樣用十進(jìn)制表示。在代表網(wǎng)絡(luò)部分的每個(gè)位的位置上設(shè)置二進(jìn)制1，在代表主機(jī)部分的每個(gè)位的位置上置入二進(jìn)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(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)路由器是用于連接網(wǎng)絡(luò)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(jì)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(luò)的下一臺(tái)路由器。數(shù)據(jù)包到達(dá)下一臺(tái)設(shè)備稱為跳。路由路由 向本地網(wǎng)絡(luò)外發(fā)送數(shù)據(jù)包需要使用網(wǎng)關(guān)，也稱為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。如果數(shù)據(jù)包目的地址的網(wǎng)絡(luò)部分與發(fā)送主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)不同，則必須將該數(shù)據(jù)包路由到發(fā)送網(wǎng)絡(luò)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(luò)的路由器接口。網(wǎng)關(guān)接口具有與主機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址匹配的網(wǎng)絡(luò)層地址。主機(jī)則將該地址配置為網(wǎng)關(guān)。路由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)介紹動(dòng)態(tài)路由動(dòng)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(luò)管理員干預(yù)，否則靜態(tài)路由不會(huì)發(fā)生變化。由于靜態(tài)路由不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的改變作出反映，一般用于網(wǎng)

6、絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)管理員必需了解路由器的拓?fù)溥B接，通過(guò)手工方式指定路由路徑，而且在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變動(dòng)時(shí)，也需要網(wǎng)管手工修改路由路徑。靜態(tài)路由的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)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(xué)習(xí)路由信息，稱為動(dòng)態(tài)路由。動(dòng)態(tài)路由從其他路由器更新信息。動(dòng)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(jí)最高。當(dāng)動(dòng)態(tài)路由與靜態(tài)路由發(fā)生沖突時(shí)，以靜態(tài)路由為準(zhǔn)。本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習(xí)本地路由練習(xí)本地路由練習(xí)邏輯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖通過(guò)路由解決VLAN間通信問(wèn)題本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習(xí)本地路由練習(xí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃l

7、SCALANCE XM408的IP地址為1/24，通過(guò)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(xí)本地路由練習(xí)1、配置上位機(jī)、XM408交換機(jī)與X208交換機(jī)IP地址和網(wǎng)關(guān)將上位機(jī)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(xí)本地路由練習(xí)3、啟動(dòng)路由在目錄樹“Layer 3”“Configuration”中，勾選“Routing”項(xiàng)前的復(fù)選框，并點(diǎn)擊“Set Values”按鈕本地路由與靜態(tài)路由的配置 本地路由練習(xí)本地路由練習(xí)4、分配網(wǎng)關(guān)IP給兩個(gè)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(xí)練習(xí)靜態(tài)路由練習(xí)邏輯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明：示例中X208交換機(jī)作為普通PC用，用以對(duì)來(lái)自

9、上位機(jī)的ping命令做出回應(yīng)；將此X208替換為S7 1200 PLC或普通電腦，實(shí)驗(yàn)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(xí)練習(xí)（1）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃l 第1個(gè)SCALANCE XM408（A）的IP地址為1/24，通過(guò)PST工具設(shè)置；l 第2個(gè)SCALANCE XM408（B）的IP地址為2/24，通過(guò)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(duì)應(yīng)第一個(gè)SCALANCE XM408（A）

10、的網(wǎng)關(guān)IP地址為/16，對(duì)應(yīng)第2個(gè)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(xí)練習(xí)（2） 配置上位機(jī)、交換機(jī)的IP地址和網(wǎng)關(guān) 將上位機(jī)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(gè)SCALANCE XM408（A）的IP地址配置為1，將第2個(gè)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(xí)練習(xí)（3）第1個(gè)SCALANCE XM408（A）配置1）給對(duì)應(yīng)的端口添加VLAN ID注意：與其他三層交換機(jī)（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(xí)練習(xí)（3）第1個(gè)SCALANCE XM408（A）配置2）啟用路由功能在目錄樹“Layer 3”“Configuration”中，勾選“Routing”項(xiàng)前的復(fù)選框，并點(diǎn)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(xí)練習(xí)（3）第1個(gè)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(yè)簽。在該界面中，在“Interface”下拉列表中選擇LAN100，然后點(diǎn)擊“Create”按鈕，將添加“vlan100條目”。選中表格中“interface”下的“vlan100”，進(jìn)入“Configuration”頁(yè)簽頁(yè)面，在此頁(yè)面下輸入IP Address為，輸入Subnet Mask為，最后點(diǎn)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(xí)練習(xí)（3）第1個(gè)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(xí)練習(xí)（3）第1個(gè)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(diǎn)擊“Create”按鈕。如圖所示。從網(wǎng)段到達(dá)網(wǎng)段要經(jīng)過(guò)

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(xí)練習(xí)（4）第2個(gè)SCALANCE XM408（B）配置1）給對(duì)應(yīng)的端口添加VLAN ID為對(duì)應(yīng)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(xí)練習(xí)（4）第2個(gè)SCALANCE XM408（B）配置2）啟用路由功能3）分配網(wǎng)關(guān)IP給對(duì)應(yīng)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(xí)練習(xí)（4）第2個(gè)SCALANCE XM408（B）配置4）添加靜態(tài)路由表從網(wǎng)段到達(dá)網(wǎng)段要經(jīng)過(guò)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(xí)練習(xí)（5）通訊測(cè)試在上位機(jī)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(jī)發(fā)出的報(bào)文，能夠通過(guò)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(xí)練習(xí)（5）通訊測(cè)試為了進(jìn)一步驗(yàn)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(bào)文首先到達(dá)第二個(gè)路由器中的網(wǎng)關(guān)，然后第二個(gè)路由器查看靜態(tài)路由表，發(fā)現(xiàn)要訪問(wèn)的IP地址處于網(wǎng)絡(luò)，因此把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到第一個(gè)路由器中的

16、網(wǎng)關(guān)。然后通過(guò)第一個(gè)SCALANCE XM408的內(nèi)部路由把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而到達(dá)VLAN100中目標(biāo)主機(jī)，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(shí)時(shí)通信 PROFINET IOPROFINET IO在IO控制器和IO設(shè)備之間進(jìn)行過(guò)程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)交換。n IO控制器：用于對(duì)連接的IO設(shè)備進(jìn)行尋址的設(shè)備。通常是運(yùn)行自動(dòng)化程序的控制器。n IO設(shè)備：分配給某個(gè)IO控制器的分布式現(xiàn)場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1

17、Q，PROFINET IO消息幀優(yōu)先于標(biāo)準(zhǔn)消息幀。PROFINET IO實(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)PROFINET IO實(shí)驗(yàn)邏輯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖PROFINET IO實(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（1）新建項(xiàng)目配置IO控制器（2）在項(xiàng)目中通過(guò)“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(xiàng)目信息頁(yè)面中將名稱修改為“IO-Controller”；PROFINET IO實(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（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(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（4）屬性常規(guī)PROFINET接口操作模式，使用默認(rèn)配置，即將該P(yáng)LC作為IO控制器。PROFINET IO實(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（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(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（6）添加監(jiān)控表。項(xiàng)目樹IO-Controller監(jiān)控與強(qiáng)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(jìn)制和字符。PROFINET IO實(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)配置IO設(shè)備（7）在項(xiàng)目中通過(guò)“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(xiàng)目信息頁(yè)面中將名稱修改為“IO-Device”；PROFINET IO實(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（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(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（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(fù)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(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（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(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（11）添加監(jiān)控表。項(xiàng)目樹IO-Device監(jiān)控與強(qiáng)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(jìn)制和字符PROFINET IO實(shí)時(shí)通信 PROFINET IO練習(xí)練習(xí)（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