路由与PROFINETIO实时通信培训

2017 中 国 智 能 制 造 挑 战 赛PROFINET IO实时通信培训路由相关网络基础知识介绍14本地路由与静态路由的配置3目 录PROFINET IO实时通信2博图V14软件安装路由相关网络基础知识介绍网络基础知识网络基础知识网络层的网络层的4个基本任务个基本任务封装路由解封装用IP地址编址IP协议要求每台发送和接收设备要有唯一的IP地址。在IP网络中，具有IP地址的设备称为主机。发送主机的IP地址为源IP地址，接收设备的IP地址为目的IP地址。网络间发送的PDU都需要在IP头中标识源和目的地的IP地址。添加信息的过程称为封装。（封装传输层输送的数据段，变为IP数据包）。在网络层，路由器打开数据包并查看数据包头中的IP地址信息，依赖于其配置及目的网络，选择传输数据包的最佳网络。将数据包转发到所选的网络的网关。路径上最后一台路由器将数据包转发到对应目的网络的网关，进而发送到目的网络的目的主机。路由器接收数据包，去掉第2层封装的数据，将数据包向上发送到网络层。在不同层次移去封装数据的过程称为解封装。路由相关网络基础知识介绍网络基础知识网络基础知识IPV4地址地址IPV4地址分为两个部分：网络部分和主机部分。用32个比特位定义IPV4的主机地址。为便于记忆、书写与表达，使用十进制进行表达。主机部分使用的位数决定了网络中可以容纳的主机数量。172.16.4.20 172.16.4.32网络部分网络部分主机部分主机部分最后一个8位是主机部分；前面三个8位代表网络部分。10101100.00010000.00000100.00010100示例：路由相关网络基础知识介绍网络基础知识网络基础知识IPV4地址的三地址的三种地址种地址类型类型路由相关网络基础知识介绍网络基础知识网络基础知识IPV4地址地址如何才能知道多少位代表网络部分，多少位代表主机部分？方法1：网络前缀表示IPV4网络地址时，我们在网络地址后添加一个前缀长度，以便给出地址中网络部分的比特位数。例如：172.16.4.0/24中，/24就是前缀长度，说明前24位为网络地址，即最后8为代表主机部分。路由相关网络基础知识介绍网络基础知识网络基础知识IPV4地址地址如何才能知道多少位代表网络部分，多少位代表主机部分？方法2：子网掩码前缀和子网掩码是同一件事情的不同表达方式。子网掩码使用32位值定义定义网络设备的IPV4地址的网络部分。子网掩码同IPV4地址一样用十进制表示。在代表网络部分的每个位的位置上设置二进制1，在代表主机部分的每个位的位置上置入二进制0即可创建子网掩码。例如：前缀/24以子网掩码表示即为255.255.255.0 前缀/16以子网掩码表示即为255.255.0.0路由相关网络基础知识介绍网关网关路由器是用于连接网络的设备，它们可以理解OSI第3层数据包和协议，并可以计算最佳路径。路由是指路由器接收数据包、分析目的地址信息、选择数据包路径然后将数据包转发到所选网络的下一台路由器。数据包到达下一台设备称为跳。路由路由 向本地网络外发送数据包需要使用网关，也称为默认网关。如果数据包目的地址的网络部分与发送主机的网络不同，则必须将该数据包路由到发送网络以外。为此，需要将该数据包发送到网关。此网关是连接到本地网络的路由器接口。网关接口具有与主机网络地址匹配的网络层地址。主机则将该地址配置为网关。路由相关网络基础知识介绍动态路由动态路由 静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。网络管理员必需了解路由器的拓扑连接，通过手工方式指定路由路径，而且在网络拓扑发生变动时，也需要网管手工修改路由路径。静态路由的优点是简单、高效、可靠。静态路由静态路由 路由器可以从其他路由器中学习路由信息，称为动态路由。动态路由从其他路由器更新信息。动态路由需要路由器的处理开销，但在初始设置之后管理成本低。PS 在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。本地路由与静态路由的配置本地路由练习本地路由练习本地路由练习逻辑网络结构图通过路由解决VLAN间通信问题本地路由与静态路由的配置本地路由练习本地路由练习网络规划lSCALANCE XM408的IP地址为192.168.0.11/24，通过PST工具设置；lNetwork 1的IP网段为100.1.0.0/16，网关IP地址为100.1.1.1/16，属于VLAN100；lNetwork 2的IP网段为150.1.0.0/16，连接SCALANCE XM408的网关IP地址为150.1.1.1/16，属于VLAN150。本地路由与静态路由的配置本地路由练习本地路由练习1、配置上位机、XM408交换机与X208交换机IP地址和网关将上位机的IP地址配置为150.1.0.2，网关设置为150.1.1.1（必须设置网关）；利 用 PST工 具，将 SCALANCE XM408的 IP地 址 配 置 为192.168.0.11，将 X208的 IP地 址 配 置 为 100.1.0.2，网 关 设 置 为100.1.1.1（必须设置网关）。2、VLAN划分本地路由与静态路由的配置本地路由练习本地路由练习3、启动路由在目录树“Layer 3”“Configuration”中，勾选“Routing”项前的复选框，并点击“Set Values”按钮本地路由与静态路由的配置本地路由练习本地路由练习4、分配网关IP给两个VLAN示例：分配网关IP给VLAN 100本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习静态路由练习逻辑网络结构图说明：示例中X208交换机作为普通PC用，用以对来自上位机的ping命令做出回应；将此X208替换为S7 1200 PLC或普通电脑，实验效果一样。本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（1）网络规划l第1个SCALANCE XM408（A）的IP地址为192.168.0.11/24，通过PST工具设置；l第2个SCALANCE XM408（B）的IP地址为192.168.0.12/24，通过PST工具设置；lNetwork 1的IP网段为100.1.0.0/16，网关IP地址为100.1.1.1/16，属于VLAN100；lNetwork 2的IP网段为150.1.0.0/16，对应第一个SCALANCE XM408（A）的网关IP地址为150.1.1.1/16，对应第2个SCALANCE XM408（B）的网关IP地址为150.1.1.2/16，属于VLAN150。lNetwork 3的IP网段为200.1.1.0/24，网关IP地址为200.1.1.1/24，属于VLAN200。本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（2）配置上位机、交换机的IP地址和网关 将上位机的IP地址配置为200.1.1.3，网关设置为200.1.1.1（必须设置网关）；利用PST工具，将第1个SCALANCE XM408（A）的IP地址配置为192.168.0.11，将第2个SCALANCE XM408（B）的IP地址配置为192.168.0.12，将X208的IP地址配置为100.1.0.41，网关设置为100.1.1.1（必须设置网关）。本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置1）给对应的端口添加VLAN ID注意：与其他三层交换机（或路由器）连接的端口不能设置为M本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置2）启用路由功能在目录树“Layer 3”“Configuration”中，勾选“Routing”项前的复选框，并点击“Set Values”按钮本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置3）分配网关IP给VLAN 100和VLAN 150在目录树“Layer 3”“Subnets”中，选择“Overview”页签。在该界面中，在“Interface”下拉列表中选择LAN100，然后点击“Create”按钮，将添加“vlan100条目”。选中表格中“interface”下的“vlan100”，进入“Configuration”页签页面，在此页面下输入IP Address为100.1.1.1，输入Subnet Mask为255.255.0.0，最后点击“Set Values”按钮。以VLAN 100为例本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置同理为VLAN150分配网关IP。为VLAN100和VLAN150分配网关后的结果本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（3）第1个SCALANCE XM408（A）配置4）添加静态路由表在目录树“Layer 3”“Routes”中，填写Destination Network为200.1.1.0，Subnet Mask为255.255.255.0，Gateway为150.1.1.2，然后点击“Create”按钮。如图所示。从100.1.0.0网段到达200.1.1.0网段要经过150.1.1.2网关。本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（4）第2个SCALANCE XM408（B）配置1）给对应的端口添加VLAN ID为对应的端口添加VLAN150和VLAN200本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（4）第2个SCALANCE XM408（B）配置2）启用路由功能3）分配网关IP给对应的VLAN为VLAN150和VLAN200分配网关后的结果本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（4）第2个SCALANCE XM408（B）配置4）添加静态路由表从200.1.1.0网段到达100.1.0.0网段要经过150.1.1.1网关。本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（5）通讯测试在上位机的“命令提示符”环境中输入命令“ping 100.1.0.41”，结果如图所示。由处于VLAN200中的上位机发出的报文，能够通过路由转发到处于VLAN100中的X208中。本地路由与静态路由的配置静态路由静态路由练习练习（5）通讯测试为了进一步验证与查看设置的静态路由所起的作用，在“命令提示符”环境中输入路由命令“tracert 100.1.0.41”，结果如图所示。可以看出，报文首先到达第二个路由器中的200.1.1.1网关，然后第二个路由器查看静态路由表，发现要访问的IP地址处于100.1.0.0网络，因此把报文转发到第一个路由器中的150.1.1.1网关。然后通过第一个SCALANCE XM408的内部路由把报文转发到100.1.1.1网关，进而到达VLAN100中目标主机，即IP地址为100.1.0.41的X208。本地路由与静态路由的配置博图博图V14软件安装软件安装PROFINET IO实时通信PROFINET IOPROFINET IO在IO控制器和IO设备之间进行过程数据数据交换。nIO控制器：用于对连接的IO设备进行寻址的设备。通常是运行自动化程序的控制器。nIO设备：分配给某个IO控制器的分布式现场设备，例如，分布式IO、阀终端、变频器。智能设备也可作为IO设备，如控制器。根据标准IEEE802.1Q，PROFINET IO消息帧优先于标准消息帧。PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习PROFINET IO实验逻辑网络结构图PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（1）新建项目配置IO控制器（2）在项目中通过“添加新设备”添加S7 1200 PLC，添加成功后，在设备视图中选中S7 1200，在属性常规项目信息页面中将名称修改为“IO-Controller”；PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（3）设置IO-Controller的子网、IP地址和子网掩码。在设备视图中选中S7 1200，在属性常规PROFINET接口以太网地址中设置子网、IP地址和子网掩码，如图所示。PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（4）属性常规PROFINET接口操作模式，使用默认配置，即将该PLC作为IO控制器。PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（5）为IO控制器添加数据类型为Byte的变量，变量名称分别为Tag_1和Tag_2，地址分别为%QB2和%IB2。PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（6）添加监控表。项目树IO-Controller监控与强制表下双击“添加新监控表”，在新建的“监控表_1”中，在“名称”列下分别选择Tag_1和Tag_2变量，将显示格式分别设置为二进制和字符。PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习配置IO设备（7）在项目中通过“添加新设备”添加S7 1200 PLC，添加成功后，在设备视图中选中S7 1200，在属性常规项目信息页面中将名称修改为“IO-Device”；PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（8）设置IO-Device的子网、IP地址和子网掩码。在设备视图中选中S7 1200，在属性常规PROFINET接口以太网地址中设置子网、IP地址和子网掩码PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（9）在设备视图中选中S7 1200，属性常规PROFINET接口操作模式，勾选“IO 设备”前的复选框；在“已分配的IO控制器”下拉列表中选择IO控制器“IO-Controller.PROFINET接口_1”PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（10）为IO设备添加数据类型为Byte的变量，变量名称分别为Tag_3和Tag_4，地址分别为%IB2和%QB3PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（11）添加监控表。项目树IO-Device监控与强制表下双击“添加新监控表”，在新建的“监控表_1”中，在“名称”列下分别选择Tag_3和Tag_4变量，将显示格式分别设置为二进制和字符PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习（12）设置传输区。在设备视图中选中S7 1200，属性常规PROFINET接口操作模式智能设备通信，双击“新增”添加传输区。如图所示，增加了两个传输区，第一个传输区表达的是将IO控制器中地址为Q2的变量的数据传输到智能设备中地址为I2的变量中，第二个传输区表达的是将智能设备中地址为Q3的变量的数据传输到IO控制器中地址为I2的变量中。单击箭头，可改变传输方向。PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习将IO-Controller和IO-Device各自编译下载并运行。在IO控制器的“监控表_1”和IO设备的“监控表_1”中，分别点击“全部监视”按钮PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习IO控制器中地址为Q2的变量值智能设备中的地址为I2的变量值传输测试：在IO控制器的“监控表_1”中，“在Tag_1”行的修改值处右键，选择修改为1，监视值将变为与修改值一样的数值。PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习IO控制器中地址为Q2的变量值智能设备中的地址为I2的变量值传输测试：切换到IO设备的“监控表_1”，可以看到IO设备的%IB2地址已经收到来自IO控制器发送过来的数据PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习智能设备地址为Q3的变量值IO控制器地址I2的变量值传输测试：在IO设备的“监控表_1”中，“在Tag_4”行的修改值处将修改值设置为K，右键，在弹出菜单中选择修改立即修改，监视值将变为与修改值一样的数值PROFINET IO实时通信PROFINET IO练习练习切换到IO控制器的“监控表_1”，可以看到IO控制器的%IB2地址已经收到来自IO设备发送过来的数据。谢谢观看谢谢观看！