[摘要]針對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)狀，提出一種基于西門子開放式工業(yè)以太網(wǎng)的解決方案，來實(shí)現(xiàn)與第三方的TCP連接和ASCⅡ數(shù)據(jù)交換。介紹了利用S7PLC和以太網(wǎng)通信處理機(jī)(CP)所構(gòu)建的系統(tǒng)方案，且給出了比較詳細(xì)的實(shí)施流程，并已有數(shù)套成功案例應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場，滿足了現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信性能指標(biāo)和要求，相比標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線而言具有極大的互補(bǔ)性。

[關(guān)鍵詞]開放式工業(yè)以太網(wǎng) TCP連接 通信處理機(jī) S5兼容通信 SEND/RECEIVE接口 第三方通信 S7通信

一、引言

在當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)的工業(yè)環(huán)境中，它是構(gòu)成各類控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性能直接影響著系統(tǒng)整體的綜合指標(biāo)，不同的網(wǎng)絡(luò)種類形式，如串口通信、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等已在各類場合獲得了驗(yàn)證和發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)選擇主要依據(jù)有數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)性、確定性、開放性、通用性和經(jīng)濟(jì)性等，用戶通常在這些因素中做出權(quán)衡，它們?cè)诓煌男袠I(yè)、場合和層次有著各自的應(yīng)用領(lǐng)域。但隨著近年來IT技術(shù)的迅猛發(fā)展，這種格局正在發(fā)生著巨大的變化，特別是以太網(wǎng)技術(shù)正由商業(yè)向工業(yè)、上層向低層、低速向高速、非實(shí)時(shí)向?qū)崟r(shí)、封閉向透明、層次化向扁平化等方面全面地發(fā)展和延伸，并融合了各類現(xiàn)場總線的技術(shù)和協(xié)議，再加上低成本的刺激和速度的提高因素，全球各自動(dòng)化巨頭廠商也不斷地推出“E網(wǎng)拉平到底”的成功案例，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)卻不得不面對(duì)這一強(qiáng)勁的挑戰(zhàn)，以太網(wǎng)進(jìn)人工業(yè)控制領(lǐng)域并融人現(xiàn)場通信技術(shù)已成為現(xiàn)實(shí)。

對(duì)于未來自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主角，從現(xiàn)有市場應(yīng)用角度看，以太網(wǎng)ISO/OSI七層模型中頂層應(yīng)用層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性和開放性是決定各供貨商設(shè)備彼此間是否可具備互操作性的首要條件，應(yīng)用層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)和開放為不同層次、不同廠商、不同種類的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互連通信及實(shí)現(xiàn)高效的統(tǒng)一管理提供了良好的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，西門子公司其實(shí)早在1985年就推出了第一代以太網(wǎng)產(chǎn)品，西門子工業(yè)以太網(wǎng)SIMATICIE的發(fā)展就順應(yīng)了這一市場的需求和趨勢，SIMATICIE體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1SIMATICIE體系架構(gòu)圖

SIMATICIE所遵循的技術(shù)發(fā)展路線正是全面體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及開放性這一戰(zhàn)略，它兼顧了效率、實(shí)時(shí)性、確定性、靈活性等各方面的綜合因素，包含了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和定制以太網(wǎng)，SIMATICIE基于“TCP/IP+標(biāo)準(zhǔn)化(PROFI-NET)+通用性（S7/S5兼容、IT、ISO等通信）+開放性（開放式IE）”這一模式是對(duì)當(dāng)前工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展模式的最好詮釋，其中S7通信和S5兼容通信是SIMATICPLC家族的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，其應(yīng)用接口的通信不依賴特定的總線系統(tǒng)，它包含SIMATICNET系統(tǒng)范圍內(nèi)基于以太網(wǎng)的S7站、S5站和PG/PC之間的相互通信。而開放式IE是指基于S5兼容通信或開放式通信專用的功能塊使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(TCPnative、ISOonTCP、UDP)堆棧在應(yīng)用層上實(shí)現(xiàn)開放的通信服務(wù)，相當(dāng)于直接socket訪問的服務(wù)功能，通常稱為開放式IE通信，其數(shù)據(jù)交換是通過SEND/RECEIVE接口或Tblocks接口來實(shí)現(xiàn)的，它是基于西門子S7PLC控制層面所集成的以太網(wǎng)服務(wù)功能，支持與第三方通信伙伴用于以太網(wǎng)或TCP/IP的數(shù)據(jù)流通信。開放式IE通信為用戶編程提供一個(gè)“空應(yīng)用頂層”的以太網(wǎng)服務(wù)來支持TCP/IP端口的自由通信，適合于二進(jìn)制或者ASCⅡ碼與外部設(shè)備進(jìn)行自由約定協(xié)議或特定專用協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。

二、流程工藝

松下半導(dǎo)體有限公司作為一家專業(yè)從事微處理器(MCU)、IC以及功率半導(dǎo)體分立器件生產(chǎn)、銷售業(yè)務(wù)的企業(yè)，公司承擔(dān)著大部分松下公司在國內(nèi)企業(yè)的集成電路制造任務(wù)。作為松下公司在我國的最大半導(dǎo)體分公司，公司具有年封裝、測試ICl.8億塊、分立器件0.6億塊的能力，產(chǎn)品除返銷日本及供應(yīng)給其他相關(guān)企業(yè)外，還銷往新加坡、馬來西亞及美國等地，其IC產(chǎn)品的包裝、貼標(biāo)、稱重、輸送、檢測分選等后道工序中所包含的檢測采集設(shè)備有稱重儀表、標(biāo)簽打印機(jī)、條碼掃描儀、噴碼機(jī)、分選儀等，這些第三方設(shè)備的共性表現(xiàn)為設(shè)備分布范圍廣且布線成本高、協(xié)議繁瑣且各不相同、物理層不統(tǒng)一組網(wǎng)性能差且維護(hù)復(fù)雜、實(shí)時(shí)性要求不高且通信量不均等因素，基于上述