[摘要]針對工業(yè)網(wǎng)絡系統(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(CP)所構建的系統(tǒng)方案，且給出了比較詳細的實施流程，并已有數(shù)套成功案例應用于實際生產現(xiàn)場，滿足了現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信性能指標和要求，相比標準工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線而言具有極大的互補性。
[關鍵詞]開放式工業(yè)以太網(wǎng) TCP連接 通信處理機 S5兼容通信 SEND/RECEIVE接口 第三方通信 S7通信
一、引言
在當今自動化領域，網(wǎng)絡結構已經(jīng)被廣泛地應用于各行各業(yè)的工業(yè)環(huán)境中，它是構成各類控制系統(tǒng)的基礎，其性能直接影響著系統(tǒng)整體的綜合指標，不同的網(wǎng)絡種類形式，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證和發(fā)展，人們對網(wǎng)絡選擇主要依據(jù)有數(shù)據(jù)量、實時性、確定性、開放性、通用性和經(jīng)濟性等，用戶通常在這些因素中做出權衡，它們在不同的行業(yè)、場合和層次有著各自的應用領域。但隨著近年來IT技術的迅猛發(fā)展，這種格局正在發(fā)生著巨大的變化，特別是以太網(wǎng)技術正由商業(yè)向工業(yè)、上層向低層、低速向高速、非實時向實時、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)卻不得不面對這一強勁的挑戰(zhàn)，以太網(wǎng)進人工業(yè)控制領域并融人現(xiàn)場通信技術已成為現(xiàn)實。
對于未來自動化網(wǎng)絡技術的主角，從現(xiàn)有市場應用角度看，以太網(wǎng)ISO/OSI七層模型中頂層應用層協(xié)議的標準化、通用性和開放性是決定各供貨商設備彼此間是否可具備互操作性的首要條件，應用層協(xié)議的標準和開放為不同層次、不同廠商、不同種類的設備實現(xiàn)互連通信及實現(xiàn)高效的統(tǒng)一管理提供了良好的實現(xiàn)平臺，西門子公司其實早在1985年就推出了第一代以太網(wǎng)產品，西門子工業(yè)以太網(wǎng)SIMATICIE的發(fā)展就順應了這一市場的需求和趨勢，SIMATICIE體系架構如圖1所示。
圖1SIMATICIE體系架構圖
SIMATICIE所遵循的技術發(fā)展路線正是全面體現(xiàn)標準化、通用性及開放性這一戰(zhàn)略，它兼顧了效率、實時性、確定性、靈活性等各方面的綜合因素，包含了標準以太網(wǎng)和定制以太網(wǎng)，SIMATICIE基于“TCP/IP+標準化(PROFI-NET)+通用性（S7/S5兼容、IT、ISO等通信）+開放性（開放式IE）”這一模式是對當前工業(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家族的標準通信協(xié)議，其應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準協(xié)議(TCPnative、ISOonTCP、UDP)堆棧在應用層上實現(xiàn)開放的通信服務，相當于直接socket訪問的服務功能，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“空應用頂層”的以太網(wǎng)服務來支持TCP/IP端口的自由通信，適合于二進制或者ASCⅡ碼與外部設備進行自由約定協(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以及功率半導體分立器件生產、銷售業(yè)務的企業(yè)，公司承擔著大部分松下公司在國內企業(yè)的集成電路制造任務。作為松下公司在我國的最大半導體分公司，公司具有年封裝、測試ICl.8億塊、分立器件0.6億塊的能力，產品除返銷日本及供應給其他相關企業(yè)外，還銷往新加坡、馬來西亞及美國等地，其IC產品的包裝、貼標、稱重、輸送、檢測分選等后道工序中所包含的檢測采集設備有稱重儀表、標簽打印機、條碼掃描儀、噴碼機、分選儀等，這些第三方設備的共性表現(xiàn)為設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)性能差且維護復雜、實時性要求不高且通信量不均等因素，基于上述
