強大的工業通信網絡與信息技術的徹底結合改變了傳統的信息管理方式，建企業的生產管理帶入到一個全新的境界。

一般而言，企業的通信網絡可劃分為3級，及企業級、車間級和現場級。

在應用較多的西門子工業通信網絡解決方案的范疇內使用了許多通信技術。在通信、組態、編程中，除了上圖中提到的工業以太網和 PROFIBUS之外，還需要使用其他一些通信技術。

下面對 SIMATIC NET逐一進行簡要介紹。

1)、MPI(Multi- Point Interface，多點接口)協議

MPl通信用于小范圍、小點數的現場級通信。MPI是為S7/M7和C7 PLC 系統提供的多點接口，它設計用于可編程序設備的接口，也可以用來在少數CPU之間傳遞少量數據。

1、MPI網絡

MPI是多點接口( Multi Point Interface)的縮寫，每個 SIMATIC CPU的第一個通信接口都集成了MPI通信協議。

MPI的物理層是RS485，最大傳輸速率為12 Mbit/s，默認的傳輸速率為187.5kbi/s。PLC通過MPI能同時連接運行STEP7的編程器/計算機(PGPC)、人機界面(HM)、SIMATIC S7、M7和C7。每個CPU可以使用的MPI連接總數與CPU的型號有關，為6~64個，例如，CPU312為6個，CPU417為64個

2) 、PROFTBUS
PROFIBUS符合國際標準IEC6158，是目前國際上通用的現場總線標準之一，并以其獨特的技術特點、嚴格的認證規范、開放的標準、眾多廠商的支出和不斷發展的應用行規，成為現場級通信網絡的最優解決方案，其網絡節點數已突破1000萬個，在現場總線領域遙遙領先。

PROFIBUS協議主要由3部分組成：PROFIBUS-DP、 PROFIBUS-PA和 PROFIBUS-FMS

1、PROFIBUS-DP

DP是 Decentralized Periphery(分布式外部設備)的縮寫，PROFIBUS-DP(簡稱為DP)主要用于制造業自動化系統中單元級和現場級通信，特別適合于PLC與現場級分布式I/O備之間的快速循環數據交換。DP是 PROFIBUS中應用最廣的通信方試。

PROFIBUS-DP用于連接下列設備：PLC、PC和HM設備：分布式現場設備，例如SIMATIC ET200和變頻器等設備，PROFIBUS-DP的響應速度快，很適合在制造業使用。

作為PLC硬件組態的一部分，分布式I/O(例如ET200)用STEP7來組態。通過供貨方提供的GSD文件，可以用STEP7將其他制造商生產的從站設備組態到網絡中。

有的S7-300/400 CPU配備有集成的DP接口，S7-200/300/400也可以通過通信處理器(CP)連接到 PROFIBUS-DP。

2、PROFIBUS-PA

PA是 Process Automation(過程自動化)的縮寫，PROFIBUS-PA用于PLC與本質安全過程自動化的現場傳感和執行器的低速數據傳輸，特別適合于過程工業使用。PROFIBUS-PA功能集成在起動執行器、電磁閥和測量變送器等現場設備中。

PROFIBUS-PA由于采用了IEC1582標準，確保了本質安全和通過屏蔽雙絞線電纜進行數據傳輸和供電，可以用于防爆區域的傳感器利執行器與中央控制系統的通信。

PA設備可以在下列防爆區域運行：

Zone 0：危險的瓦斯氣體經常長期存在的區域。

Zone 1：在正常運行期間，有可能存在危險的瓦斯氣體的區域。

Zone 2：不希望在正常運行期間存在危險的瓦斯氣體的區域。

傳感器/執行器安裝生產現場，而偶爾器和控制等設備則安裝在控制器等設備這安裝在控制室內。即使總線上的設備不在危險的現場，也必須通過適當的結構保證它們的本質安全特性。使用DP/PA耦合器和DP/PA連接器，可以將PROFIBUS-PA設備很方便地集成到PROFIBUS-DP網絡中。

3、PROFIBUS-FMS

FMS是 Field Message Specification(現場總線報文規范)的縮寫，用于系統級和車間但級不同供應商的自動化系統之間交換過程數據，處理單元級(PLC和PC的多主站。

據通信PROFIBUS-FMS定義了主站與主站之間的通信模型，它使用OSI七層模型的第1、2層和第7層。S7-300400使用通信FB來實現FMS服務，用STEP7組態FMS靜態連接來發送和接收數據。PROFIBUS-FMS已經基本上被以太網通信取代，現在很少使用。

3)、工業以太網

工業以太網是為工業應用而專門設置的，它是一種符合遵循IE802.3國際標準的開放式、多供應商、高性能的區域和單元級網絡。工業以太網將自動化系統的各個工作站互相連接，同時還可以連接計算機，是一種高速開放網絡。工業以太網是目前工控界最為流行的網絡技術，為SIMATIC NET提供了無縫集成到多媒體世界的途徑。

選擇正確的工業以太網要考慮哪些因素?簡單的來說，要從工業以太網通訊協議、電源、通信速率、工業環境認證考慮、安裝方式、外殼對散熱的影響、簡單通信功能和通信管理功能、電口或光口的考慮。信號強弱、端口設置、出錯報警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、環網冗余、服務質量(QoS)、虛擬局域網(VLAN)、簡單網絡管理協議(SNMP)、端口鏡像等等其他工業以太網管理交換機中可以提供的功能。

從快速生成樹冗余(RSTP)、環網冗余(RapidRingTM)到主干冗余(TrunkingTM)，工業以太網設備包括以下幾個重要部分。

工業以太網集線器

工業以太網非管理型交換機

工業以太網管理型交換機

工業以太網管理型冗余交換機

高級的管理型冗余交換機提供了一些特殊的功能，特別是針對有穩定性、安全性方面嚴格要求的冗余系統進行了設計上的優化。構建冗余網絡的主要方式主要有以下幾種，STP、RSTP;環網冗余RapidRingTM以及Trunking。

1、工業以太網 STP及RSTP

STP(Spanning Tree Protocol，生成樹算法，IEEE 802.1D)，是一個鏈路層協議，提供路徑冗余和阻止網絡循環發生。它強令備用數據路徑為阻塞(blocked)狀態。如果一條路徑有故障，該拓撲結構能借助激活備用路徑重新配置及鏈路重構。網絡中斷恢復時間為30-60s之間。RSTP(快速生成樹算法，IEEE 802.1w)作為STP的升級，將網絡中斷恢復時間，縮短到1-2s。生成樹算法網絡結構靈活，但也存在恢復速度慢的缺點。

2、工業以太網環網冗余

為了能滿足工控網絡實時性強的特點，RapidRing孕育而生。這是在工業以太網網絡中使用環網提供高速冗余的一種技術。這個技術可以使網絡在中斷后300ms之內自行恢復。并可以通過工業以太網交換機的出錯繼電連接、狀態顯示燈和SNMP設置等方法來提醒用戶出現的斷網現象。這些都可以幫助診斷環網什么地方出現斷開。

RapidRingTM也支持兩個連接在一起的環網，使網絡拓樸更為靈活多樣。兩個環通過雙通道連接，這些連接可以是冗余的，避免單個線纜出錯帶來的問題。

3、工業以太網主干冗余

將不同交換機的多個端口設置為Trunking主干端口，并建立連接，則這些工業以太網交換機之間可以形成一個高速的骨干鏈接。不但成倍的提高了骨干鏈接的網絡帶寬，增強了網絡吞吐量，而且還還提供了另外一個功能，即冗余功能。如果網絡中的骨干鏈接產生斷線等問題，那么網絡中的數據會通過剩下的鏈接進行傳遞，保證網絡的通訊正常。

Trunking主干網絡采用總線型和星型網絡結構，理論通訊距離可以無限延長。該技術由于采用了硬件偵測及數據平衡的方法，所以使網絡中斷恢復時間達到了新的高度，一般恢復時間在10ms以下。

4)、點對點連接( Point-to- Point Connection)
嚴格來說，點對點連接并不是網絡技術。在 SIMATIC中，點對點連接通過串口連接模塊來實現典型的串行通訊標準是RS232和RS485，它們定義了電壓,阻抗等，但不對軟件協議給予定義，區別于RS232, RS485的特性包括：

1、RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。

2、RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps 。

3、RS-485接口強，即抗噪聲干擾性好。

4、RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達 3000米(理論上的數據，在實際操作中，極限距離僅達1200米左右），另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。

因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。因為RS485接口組成的半雙工網絡一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

5)、AS- Interface

或者稱為傳感器/執行器接口，它是用于自動化系統最底層的通信網絡。它被專門設計用來連接二進制的傳感器和執行器，每個從站的最大數據為4位。

審核編輯 ：李倩