[有奖参与]应用探讨——工业以太网诊断及问题处理探讨

随着工业自动化的发展越来越多地以太网接口的设备被应用到控制现场。传统485网络的电磁干扰一直困扰着工业用户（针对次我们做过大量的专题讨论），那么以太网是否解决了电磁干扰的问题及以太网在使用的过程中会出现哪些新问题？欢迎大家拿出您在现场中遇到的以太网的问题进行探讨（若能给出解决方案最好，若没有我们可以一起尝试着帮您分析解决）。

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很好的命题，等待好的帖子学习。我们的设备现在大部分都用以太网通信，目前运行很好。

       首先，我要说的是，这个西门子技术论坛给我们工控人，特别是西门子使用者提供了一个很好的分享的技术平台。

        今天看到这个题目，我一时兴起结合最近才完工的一个“AB 1756 L73系列”全以太网网络说说吧。这个项目使用了AB控制系统的1756系列L73冗余CPU，通过EN2TR以太网网络模块连接远程从站的EN2TR模块，构成了一个首尾连接的环形工业以太网。目前，遇到两次莫名的全场设备停止运行的故障。所以，在思考有什么方法诊断和获取工业以太网瞬间故障。

以太网也会受到电磁的干扰，这个我在天津做项目的时候遇到过，但是我们把普通的网线，换成了带屏蔽的网线，问题就解决了！

工业以太网通讯优缺点！

Ethernet（以太网）是目前全世界使用最为广泛的通讯方式，这是由于Internet广为普及的原因。关于PLC使用Ethernet方式通讯，有以下一些优劣性：

一．优点：

  1．由于Ethernet方式通讯使用TCP/IP协议，采用廉价的双绞线（Twisted-Pair）传输介质，可与Internet网络连接，过程数据资源的开放性和共享性好。后续用户无需增加过多的硬件投入即可实时获取过程数据信息。

  2．当PLC与上位机的WinCC工作站采用Ethernet方式通讯时，WinCC工作站上可采用普通而廉价的Ethernet网卡，而不必增加SIEMENS公司CP1613专用网卡的采购投入。

  3．特别是当PLC与笔记本电脑相连时，更可以节省SIEMENS公司昂贵的CP1512专用网卡。使得任何一台笔记本电脑在生产现场可随时随地的与PLC相连。方便自如地利用笔记本电脑编辑、修改，及在线监控和调试程序。

由此可知，PLC采用Ethernet方式通讯具有性价比高，兼容性好的特点。

二．缺点：

  1．采用Ethernet方式通讯的PLC通常是按总线型（Bus）架构的局域网。该方式通讯采用竞争发送、冲突检测、载波侦听机制（即CSMA/CD），速率不确定，特别是当该局域网内的网络设备数量越多时，产生的通讯数据包也越多，加之采用双绞线，带宽有限，速率瓶颈现象也就越明显。

  2．由于Ethernet方式采用CSMA/CD机制，加之TCP/IP协议对数据包的广泛路由性（Rout），所以快速而实时变化的过程数据无法做到实时传递。因此，Ethernet通讯方式的PLC不适用于快速运动控制的场合。如轧钢厂中连轧机组的传动控制和快速卷曲控制，及快速流水作业线的控制。

  3．如果PLC采用PROFINET协议通讯。这是SIEMENS公司的一种基于PROFIBUS－DP和Ethernet之间的协议（即实时以太网）。它基于Ethernet，采用TCP/IP标准，所以可将现场级（I/O Field）设备连接到管理级，并且还能实时通讯（Real Time）能力，因此兼具两种网络的优点。但目前SIEMENS公司支持PROFINET通讯功能的模块较Ethernet通讯功能的模块价格贵，性价比不高。

  4．TCP/IP是Internet网络广泛使用的协议。由于当今Internet网络既为我们随时随地提供方便、快捷的全球信息资源的同时，也在毫无察觉的情况下，实时传递着网络病毒。所以采用Ethernet方式通讯的PLC局域网，既不要与Internet网络相连，又不要与工控无关的电脑相连，这既可降低网络病毒攻击，又可减少网络数据包流量。

    请教一个关于工业以太网的问题,我厂有一台s7-400PLC,通过CP443-1与上位机os1,os2进行通讯，由于电脑使用时限过久，我们于去年对os2站电脑进行更换，按照原来配置进行通讯，没有任何问题，但是os1今年更换时，也是按照原来配置，发现无法连接到plc，后经检查发现，os1在配置以太网通讯采用了MAC地址进行寻址，而os2是通过IP寻址的，所以我们又把原来的网卡更换到os1问题才得以解决。

    所以我希望了解IP寻址和MAC地址寻址在实际通讯中有何区别？需要考虑哪些因素。谢谢

你说你更换OS后不能通信但是我感觉更换OS后与OS的MAC地址无关，除非PLC不是通过标准的西门子驱动通信的按常理WINCC用ISO是用02连接资源也就是OP那么他与PLC的MAC地址有关与OS的MAC地址没有什么关系不知道是你交换机设定的问题还是你不是用的WINCC。

MAC是记录在交换机的MAC表里面的一个东西以端口为主记录对应终端的MAC地址，而IP是为了方便管理网络进而规划的一个地址,IP地址对应的是一个MAC地址，他的关系就像域名与IP一样，MAC地址是OSI网络模型的第二层所以也叫一般的交换机叫二层交换机，IP地址是OSI网络模型的第三层也叫三层交换机或路由器。

果你的OS1不与其他第三方Ethernet的站点通信那么你完全可以如改为TCP/IP，通过ISO无需IP也就是省了一个IP地址，当然有些设备考虑其安全性用ISO基于MAC通讯更加安全一点因为IP别人可以攻击可能会有冲突而MAC地址就不一样了,每个网络设备都有一个MAC地址，网络硬件唯一的地址。

目前公司的中控系统都用的是PLC300，通讯一般都采用DP，但测量系统内的仪器仪表一般都会通过转换器接入到以太网中，然后上位机通过路由器获取各自想要的信息。

上次，公司引入了PLC1200，走的是PROFINET，虽然普通网线就可以连上进行调试，但是由于该PLC1200只是控制某个独立设备，若要将此设备接入中控系统，那么就肯定涉及到PLC300与PLC12OO的通讯问题。到底是怎么处理，目前都还没有定论。。

期待有大侠能够分享下经验。。

对于以太网，个人的经验是：对于实时控制的系统，目前的以太网还达不到速度要求，而且可靠性也有待进一步验证（在电磁干扰较大的场合），而DP通讯至少目前我们做的这么多中控系统，还算用的可靠（应该与施工工艺也有关系，嘿嘿。。）此外，支持以太网的控制器都比较贵，成本方面不划算。

 在我工作的生产现场，PLC和HMI系统之间通讯采用的是以太网，而PLC与PLC之间通讯使用的是GDM网络，PLC与传动以及现场ET200之间则使用的是Profibus-DP网络。就这些网络在现场的实际表现，以太网和GDM网络几乎没有出现过问题，恰恰是Profibus-DP网络出现过不同程度的通讯故障：有的时断时续、有的掉包。不知将来如果把现场Profibus-DP网络也升级成为工业以太网，是否真会大大减少DP网的不稳定，还需要拭目以待！

OS1 OS2都只和PLC在一个以太网上，我感觉改成IP寻址问题不大，只是不知道当时为何这么配置。

MAC地址看来处于安全性考虑会优于IP地址，K侠学习了！

    感觉以太网通讯以后是趋势，其速度快、开放、便捷是其最大优点。估计以后的PLC应该大部分集成以太网口的。SMART系列就是例证，这是个好的开始。

    此外，以太网应用环境和诊断相比较485要宽松的多，尤其是DP通信，有时候运行一两年的项目，也会断线，查找无外乎换换接头，查查线，很令人头痛。甚至在现场还出现EM 277运行一段时间连不上，结果最后换个地址好了！以太网配置简单、诊断方便，这是485通讯不能比的。当然，最大的优势就是速度快、调试方便（普通电脑和网线就可以）。

    当然，以太网缺点就是通信距离短、抗干扰性稍差，适用于环境较好的地方，如果做好屏蔽措施，抗干扰还是不错的！

 在生产现场，PLC和上位机之间通讯绝大多数采用的是以太网，也有Profibus-DP网的，但不多，PLC与传动以及现场ET200之间则使用的是Profibus-DP网络，还有就是PLC与现场的编码器、位移传感器等也是采用Profibus-DP网络通讯，有时Profibus-DP网络会出现不同程度的通讯故障：有的时断时续的、有直接掉站的，直接掉站的慢慢查，还能找到原因彻底解决，但有的时断时续的就很头痛了，现场编码器、位移传感器等怎么解决时断时续的问题，现场ET200能否用工业以太网代替，怎么代替，很期待。

以太网抗干扰能力强是毋庸置疑的。曾经参加过西门子官方的一次会议，播放了一段视频，比较profbus dp和profinet的抗干扰能力，结果是很明显的——以太网的抗干扰能力很强，哪怕是采用了普通的双绞线而不是西门子的工业级双绞线，profinet都比dp要稳定的多。-从原理上解释，最关键的一点是以太网通机制本身比基于485的dp要完善的多！

工业以太网诊断的核心，其实我觉得是工业交换机。如果是带网管功能的工业以太网交换机，那么诊断的手段还是比较多样的：最普通的是snmp，比较高级的、需要花钱的就是专业的网管软件，比如赫斯曼的hivision、西门子最近几年才推出的sinema等等。

对于一个普通的scada系统来说，如果能够把以太网诊断集成到画面中来就比较适合用户的日常维护需求了，这方面可以结合opc或者ie控件来做文章，但是我觉得这些方法还是不够简单明了，所以希望抛砖引玉，各位大侠尽情的发言吧。

 我们做过一个项目，所有的以太网都是基于相同网络的，也就是说工控网络，办公网络，电话等走的都是统一网络基础架构，目前工厂运转良好。

我现在经常用到以太网通讯，我的经验就是:尽量采购专用的通讯网线，专用的工具，从而降低因为接线或者电线质量不好产生的故障。

我现在经常用到西门子的以太网通讯，我一般都采购西门子专用通讯线，价格是高点，但是我不想到了现场，给自己找事！

 谈谈个人使用体会：

1、PROFINET/以太网和PROFIBUS成为现场级两大总线，其实两类有很多共同点：

  （1）可带多台从站或IO设备；

  （2）从站/IO设备数据共享，PROFIBUS是DX，PROFINET是share

  （3）可对主站/IO控制器和从站/io设备进行详细的诊断

  （4）两类总线主要是线型结构，PROFINET可以有树形和环形

2、PROFINET/以太网的优缺点

   （1）PROFINET/以太网抗干扰性要好于其他通讯方式，尤其采用光纤通讯的方式

   （2）采用光纤通讯，通讯距离和波特率均远远大于其他通讯方式

   （3）PROFINET/以太网主要靠设备名称和设备号确定设备，所以，采用带存储卡的方式，对于设备维护和更换新设备非常方便，可直接更换使用；

   （4）对于IRT同步方式，使用起来比PROFIBUS下的同步要优越，尤其是带驱动和伺服

  但是缺点也有：

   （1）对于做了网络拓补的项目，现场水晶头和PN口时间长了易发生接触不良，这时想用其他的端口就不方便，不符合拓补就报SF

   （2）通讯数据要求握手的项目，不可以使用UDP协议，感觉数据收发存在很大未知因素

以太网项目的体会：

1. 一定要使用带有屏蔽线的网线

2. 最好使用西门子的水晶头，或者测量好长度，定制网线，现场压制的网线有时候很容易接触不良

以太网还是不错的，感觉除了故障应该也好诊断，通过ping 等功能查看网络通不通就行，硬件组态没问题的话。

我们现场使用工业以太网6年了没出过问题。

对于大型生产线，不要吝啬投入，我们现场室外部分，超过50米，全部用的光纤，基本杜绝了干扰的可能性。不使用光纤的，单独在电缆沟内焊了个镀锌钢管，专门走DP线、以太网线、编码器电缆这种弱电线路，投产至今基本上没有出过很大的问题。

我感觉你应该是在组态软件中没有选网卡,我之前也碰到过,更换电脑后wincc连不上,重新选网卡后,就解决了!

 整机使用profinet网络完成了好几个项目了，总结一下：

1、优势：

    1.1 profinet网络的鲁棒性非常好：只要电缆接头做对了，就没有出过问题，系统有20+个分布式I/O站，只要电缆接头没有问题，一个小时以内，整个网络就能通。相比DP，网络调试时间减少70%以上；从抗干扰能力上看，明显比DP高出一截，尤其是有大量变频驱动的场合表现更为明显；

    1.2 施工难度降低：接头制作和连接的工作比DP更加容易；

    1.3 系统实时性比DP更好，I/O刷新周期比DP短；

    1.4 与上位机、调试电脑连接简单，不再需要PC-Adaptor或者CP5611之类的工具，一条网线就行。尤其是出差的准备工作简单，同时也降低了系统成本；

    1.5 与第三方的连接变得轻松：除了EtherCAT 以外，其它的工业以太网协议在底层都是兼容的，可以连接到一个网络上而无需网关，并且均支持开放式TCP协议，尤其是使用比较多的MODBUS-TCP，1500/1200有专用指令，不必费心去研究应用层。自己有一个项目就实现了SIEMENS S7-1500与AB L32ER之间的以太网通讯，程序比较简单，MODBUS-TCP，速度有10次/秒的读写各一次，对于控制器之间的数据交互，足够。一个网络上同时跑通了profinet,Modbu-TCP,EtherNet/IP和S7协议！

    1.6 交换机的使用，使得以太网的“竞争发送、冲突检测、载波侦听机制”所带来的不确定性得以避免，增加的是交换机的数据转发时间，但是这个时间是一个确定性的因素。若系统确实对实时性要求非常高，可以使用支持等时实时模式的部件。

2、使用的心得：

    2.1 网线和接头一定不能省钱：千万不能丢给商务部门就不管，直接指定SIEMENS(或其它可信的厂家)原装货，否则商务买回来的便宜货会玩死你；

    2.2 尽量使用PLC->交换机，然后由交换机到各I/O子站的模式，若有很多子站距离远，可以在远端加交换机，总之尽量减少交互机串联次数，以提升系统实时性。不要使用I/O子站集成的交换机做大量的串接，这样做降低系统的实时性和鲁棒性；

    2.3 网络规划时要注意中间交换设备在急停/停电/故障时对系统的影响，同时注意电源回路的问题。网络尽量规划成星型（就像接地系统的设计规划）。

    2.4 由DP转profinet的同时，加强对电工的培训，自己在第一次实施时，认为网线接头的制作非常简单，结果乱七八糟，吃了亏。

    2.5 网线的标识一定要清晰（从哪来，到哪去），并且标识不要与接头靠得太近，至少100mm（交换机很紧凑，工业级的网线也比较硬，太近了就看不到了，要拔下来才可以）。

    2.6 若CPU有两个以上独立的以太网接口，最好对网络进行分层：一个网络用于I/O，另外一个用于HMI/PC/PG设备。若有3个，则可以细分到：I/O，HMI与控制器，管理。

3、未解决的问题，请各位出点主意：

    3.1 网线制作有问题时，尤其是将信号线短路时，系统的表现是整个网络通讯质量非常差：有的站点找不到，或者通讯断断续续，故障点定位困难。目前我采用的就是排除法，在第一个交换机依次拔出外接的网线，再检查通讯品质。这种办法可行，但太费事。

    3.2 中间交换机故障后对后续站点的影响，这应该是以太网通讯的难题；

    3.3 希望有通讯距离达到1000m左右的光纤接口模块，这样在规划有较远距离分布的系统时，不必在每个子站配置光纤交换机。

4、用工业以太网替代传统485网络乃大势所趋。