路由与PROFINETIO实时通信培训.ppt

2017中国智能制造挑战赛 路由与PROFINETIO实时通信培训 目录 PROFINETIO实时通信 博图V14软件安装 网络基础知识 网络层的4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 网络基础知识 IPV4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 20172 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 网络基础知识 IPV4地址的三种地址类型 网络基础知识 IPV4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 网络基础知识 IPV4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 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 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 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 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 本地路由练习 网络规划 SCALANCEXM408的IP地址为192 168 0 11 24 通过PST工具设置 Network1的IP网段为100 1 0 0 16 网关IP地址为100 1 1 1 16 属于VLAN100 Network2的IP网段为150 1 0 0 16 连接SCALANCEXM408的网关IP地址为150 1 1 1 16 属于VLAN150 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SCALANCEXM408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 本地路由练习 3 启动路由 在目录树 Layer3 Configuration 中 勾选 Routing 项前的复选框 并点击 SetValues 按钮 本地路由练习 4 分配网关IP给两个VLAN 示例 分配网关IP给VLAN100 静态路由练习 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S71200PLC或普通电脑 实验效果一样 静态路由练习 1 网络规划 第1个SCALANCEXM408 A 的IP地址为192 168 0 11 24 通过PST工具设置 第2个SCALANCEXM408 B 的IP地址为192 168 0 12 24 通过PST工具设置 Network1的IP网段为100 1 0 0 16 网关IP地址为100 1 1 1 16 属于VLAN100 Network2的IP网段为150 1 0 0 16 对应第一个SCALANCEXM408 A 的网关IP地址为150 1 1 1 16 对应第2个SCALANCEXM408 B 的网关IP地址为150 1 1 2 16 属于VLAN150 Network3的IP网段为200 1 1 0 24 网关IP地址为200 1 1 1 24 属于VLAN200 静态路由练习 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SCALANCEXM408 A 的IP地址配置为192 168 0 11 将第2个SCALANCEXM408 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 静态路由练习 3 第1个SCALANCEXM408 A 配置 1 给对应的端口添加VLANID 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 静态路由练习 3 第1个SCALANCEXM408 A 配置 2 启用路由功能 在目录树 Layer3 Configuration 中 勾选 Routing 项前的复选框 并点击 SetValues 按钮 静态路由练习 3 第1个SCALANCEXM408 A 配置 3 分配网关IP给VLAN100和VLAN150 在目录树 Layer3 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IPAddress为100 1 1 1 输入SubnetMask为255 255 0 0 最后点击 SetValues 按钮 以VLAN100为例 静态路由练习 3 第1个SCALANCEXM408 A 配置 同理为VLAN150分配网关IP 为VLAN100和VLAN150分配网关后的结果 静态路由练习 3 第1个SCALANCEXM408 A 配置 4 添加静态路由表 在目录树 Layer3 Routes 中 填写DestinationNetwork为200 1 1 0 SubnetMask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 静态路由练习 4 第2个SCALANCEXM408 B 配置 1 给对应的端口添加VLANID 为对应的端口添加VLAN150和VLAN200 静态路由练习 4 第2个SCALANCEXM408 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 静态路由练习 4 第2个SCALANCEXM408 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 静态路由练习 5 通讯测试 在上位机的 命令提示符 环境中输入命令 ping100 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 静态路由练习 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 tracert100 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SCALANCEXM408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 博图V14软件安装 PROFINETIO PROFINETIO在IO控制器和IO设备之间进行过程数据数据交换 IO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 IO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 PROFINETIO消息帧优先于标准消息帧 PROFINETIO练习 PROFINETIO实验逻辑网络结构图 PROFINETIO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S71200PLC 添加成功后 在设备视图中选中S71200 在属性 常规 项目信息页面中将名称修改为 IO Controller PROFINETIO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S71200 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 PROFINETIO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 PROFINETIO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 PROFINETIO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 PROFINETIO练习 配置IO设备 7 在项目中通过 添加新设备 添加S71200PLC 添加成功后 在设备视图中选中S71200 在属性 常规 项目信息页面中将名称修改为 IO Device PROFINETIO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S71200 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 PROFINETIO练习 9 在设备视图中选中S71200 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 PROFINETIO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 QB3 PROFINETIO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 PROFINETIO练习 12 设置传输区 在设备视图中选中S71200 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 PROFINETIO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 PROFINETIO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