上海西邑电气技术有限公司

　　联系人 郑鑫 135八五七五四八零三

　　1. 描述

　　如果更新SCALANCE X系列交换机固件时发生错误（更新固件过程中交换机断电）或者使用不兼容的固件更新工业以太网交换机，则设备的固件可能会无法正确启动。如图1，此时交换机故障灯闪烁，无法访问管理界面。

　　图1

　　这种情况下，设备启动后会激活引导装载程序。同时通过故障LED闪烁来指示该状态。激活引导装载程序后，交换机可以作为FTP的服务器与FTP的客户端连接（注意:SCALANCE X200系列必须通过端口1连接FTP客户端）。

　　2. 操作步骤

　　1) 为设备分配IP地址，可以使用PST软件执行该操作。如图2，交换机IP地址设置为:192.168.0.102。

　　图2

　　2) 分配IP地址后，即可以与集成在引导装载程序中的FTP服务器通信。使用FTP将固件文件发送到工业以太网交换机。可以使用任意FTP客户端执行该操作。根据交换机订货号在西门子技术支持网站下载相应的固件版本文件。（本例中，交换机选择SCALANCE X208 6GK5 208-0BA10-2AA3）

　　3) 点击操作系统“开始”--“运行”，输入“cmd”，如图3；打开操作系统DOS窗口，输入FTP命令，如图4:

　　图3

　　图4

　　4) 接下来输入用户名和密码。用户名和密码:siemens ；传输模式:二进制，如图5:

　　图5

　　5) 使用“put”命令，将下载到本地的固件文件载入到交换机，如图6:

　　图6

　　注意固件文件名要区分大小写。传输完成后如图7，交换机会进入初始化状态，此时PC机网卡连接中断，交换机所有端口灯常亮或闪烁。初始化完成后，交换机新的固件生效，恢复正常使用。

　　图7

　　．SIMOTION工业以太网网络介质

　　西门子工业以太网网络通常使用的物理传输介质为屏蔽双绞线（FC TP）、工业屏蔽双绞线（ITP）和光纤。

　　1.1 屏蔽双绞线（Fast Connection Twist Pair）

　　FC TP快速连接双绞线用于将DTE快速连接到工业以太网上，配合西门子FC TP RJ45接头使用，连接方式如图1所示:

　　图1: FC TP电缆与TP RJ45接头

　　将双绞线按照TP RJ45接头标示的颜色插入连接孔中，快捷、方便地将DTE设备连接到工业以太网上。使用FC双绞线从DTE到交换机最长通信距离为100米（DTE到DTE）。也可以使用普通RJ45接头，为了保证数据传输的可靠性，在无干扰情况下最长通信距离为5米。

　　RJ－45连接有两种连接方式，交叉连接（如图2所示）和直通连接（如图3所示）。交叉连接用于网卡之间的连接或集线器之间的连接；直通线用于网卡与集线器之间或网卡与交换机之间的连接。Siemens交换机由于采用了自适应技术，可以自动检测线序，故通过交换机可以选择任意一种电缆进行连接。

　　图2 交叉线连接

　　图3 直通线连接

　　SIMOTION 带有RJ45接头，建议使用西门子FC TP和FC TP RJ45接头。

　　1.2 工业屏蔽双绞线 （Industrial Twisted Pair）

　　屏蔽双绞线如图4所示，它有白/蓝和白/橙两对双绞屏蔽线。外部包有屏蔽层和绝缘层，用于连接有ITP端口的以太网设备。通过ITP电缆连接的两个设备的最远距离为100米。

　　图4 ITP电缆结构图

　　连接ITP电缆的连接头有两种，即 9 针或 15 针的Sub－D 接头，如图所示5、6:

　　图5 Sub－D 9针接头 图6 Sub－D 15针接头

　　使用Sub－D 接头进行连接的网络连接牢固，不易松动。其连线方法及9/15 接头的转换可以查阅西门子手册 。同样ITP 电缆也会有交叉连接的情况，可以直接定购 ITP XP 标准电缆 。

　　SIMOTION只有RJ45以太网接口，通常不使用工业双绞线ITP。

　　1.3光纤

　　按光在光纤中的传输模式不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。

　　多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

　　单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求， 即谱宽要窄，稳定性要好。

　　光纤技术只允许点对点的连接，即一个发送装置只对应一个接收装置。因而两个站点之间需要有发送和接收两根光纤进行连接。所有SIMATIC NET 标准的光缆都是两根光纤。光纤的连接头有很多种如图7所示:

　　图7 光纤的连接头

　　其中各种连接头都有各自的优点，例如:ST 连接头安装简易，比较适合于现场连接，（西门子BFOC接头就是ST 接头）；FC 接头有一个不固定的套环，可以提供较好的机械的隔离；SC 连接头适合紧密连接，其推拉设计可以避免在安装过程中的光纤平面受损，应用比较普遍。在西门子的网络设备中，大多光纤链路设备使用BFOC接头。

　　光纤通讯应用于工业以太网的优点:

　　隔离电气的站点或网段

　　没有电气的接地问题

　　没有屏蔽电流

　　数据传输不受外界电磁干扰

　　不受雷电的影响

　　不会产生电磁干扰

　　重量轻

　　根据光纤的类型不同，长距离的通讯依然可以保持高的通讯波特率

　　带有RJ45接头的SIMOTION 可以直接连接到交换机的电气接口上，交换机之间可以通过光纤连接，增加通信距离和抗干扰性。

　　2．SIMOTION工业以太网网络拓扑结构

　　通过西门子交换机组成的以太网有三种网络拓扑结构:1）总线型；2）星型；3）冗余环网。图8所示为SCALANCE 200组成的冗余环网。

　　图8 冗余环网示例

　　3．配置SIMOTION以太网接口

　　3.1在硬件配置中设定以太网接口

　　在SCOUT界面中点击SIMOTION CPU，右键点击“Open HW configuration”进入硬件配置界面，例如D435，X120和X130为以太网接口，双击选择的通信接口，在弹出的界面中定义IP地址和子网掩码，如图9所示:

　　图9 设定通信接口

　　注意:

　　即使建立两条以太网，两个以太网通信接口不能设置在相同的网段中或相同的IP地址。

　　3.2 在线联机设定以太网接口

　　将编程器连接到SIMOTION 以太网接口上，在控制面板“Setting the PG/PC Interface”接口中将访问点指向使用的编程网卡例如“S7ONLINE（STEP7）->TCP/IP -> Intel(R) PRO/1000 MT ”。打开SIMATIC Manager，使用菜单命令“PLC”->“Edit Ethernet Nodes”在界面中选择“Browse”键浏览网络上所有的站点，如图10所示:

　　图10 浏览网络上的站点

　　每一个接口在硬件的前面板标有网卡的MAC地址，选择站点，在“Edit Ethernet Nodes”界面中设置IP地址和子网掩码，点击“Assign IP Configuration”键传送设定的命令。如图11所示:

　　图11设置站点地址

　　IP地址设置完成后，可以使用以太网接口编程。

　　4．编写通信程序

　　通过以太网进行站点间的通信有两种方式:1）UDP；2)TCP。

　　4.1 UDP通信方式

　　UDP通信协议不需要在通信前建立连接，在发送和接收的数据报文中带有通信方的IP地址和端口号。通信函数存储于在“Communication”->“Data transfer”目录下，在发送方调用发送函数的示例程序如图12所示（使用LAD编写）:

　　图12 UDP发送程序

　　发送函数参数解释如下:

　　SourcePort

　　发送方的端口号，数据类型UINT，例如2001。

　　DestinationAddress

　　接收方的IP地址，数据类型为数组，ARRAY [0..3] OF USINT，在4个字节中输入接收方的IP地址，例如192、168、0、122，表示IP地址为192.168.0.122。

　　DestinationPort

　　接收方的端口号，数据类型UINT，例如2000。

　　CommunicationMode

　　通信模式，“EnumUdpCommunicationMode”枚举数据类型，有两种选择:

　　(1)“CLOSE_ON_EXIT”，通信完成后释放通信资源；

　　(2) “DO_NOT_CLOSE_ON_EXIT”， 通信完成后仍占用通信资源。

　　DataLength

　　发送的数据长度，数据类型UDINT，最大长度1400字节。

　　Data

　　发送数据区，数据类型为数组，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

　　OUT

　　发送函数状态信息，数据类型DINT。

　　在数据接收方调用接收函数的示例程序如图13所示:

　　图13 UDP接收程序

　　接收函数参数解释如下:

　　Port

　　定义本方的端口号，数据类型为UINT。定义的端口号必须与发送方参数“DestinationPort”指定的端口号相同。

　　CommunicationMode

　　通信模式，与发送函数通信模式相同。

　　NextCommand

　　枚举数据类型，元素中包括“IMMEDIATELY ”、“WHEN_COMMAND_DONE”和“ABORT_CURRENT_COMMAND”。

　　“IMMEDIATELY”:接收命令与后续所要执行的命令同步执行。

　　“WHEN_COMMAND_DONE”:接收命令执行或失败后执行后续的命令，异步执行。

　　“ABORT_CURRENT_COMMAND”:终止当前的任务后执行执行后续的命令。

　　ReceiveVariable

　　数据接收区，数据类型为数组，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

　　OUT

　　接收函数信息，包括接收数据的源地址和端口、状态信息等，数据类型为结构体，接收函数信息参考表1:

　　表1:接收函数信息

　　4.2 TCP通信方式

　　TCP通信方式在发送接收数据前必须建立通信连接，连接需要在通信双方编程建立。主动连接的一方作为客户端，被动连接的一方作为服务器。下面以SIMOTION D435与S7-300 CP343-1通信为例介绍TCP通信方式。

　　4.2.1在PLC侧建立通信连接

　　在STEP7项目下创建S7-300站点，插入以太网通信处理器CP343-1，选择与SIMOTION在相同的网络上。在NETPRO中点击CPU，在下面的连接表中插入一个连接如图14所示:

　　图14 建立TCP连接

　　连接的站点选择“Unspecified”，连接方式选择“TCP connection”，点击“Apply”键确认进入连接属性界面，如图15所示:

　　图14 配置TCP常规信息

　　在“General Information”栏中，“Block Parameters”参数显示CP343-1的地址及连接号，这两个参数也是PLC调用发送和接收通信功能块赋值参数。“Active connection establishment”选项决定通信双方哪一个是主动连接（客户端），哪一个是被动连接（数据服务器）。选择该选项为主动连接，在SIMOTION 侧需要调用函数“_tcpOpenServer”与PLC建立连接，如果没有选择该选项为被动连接，在SIMOTION 侧需要调用函数“_tcpOpenClient” 与PLC建立连接。本例中选择PLC为数据服务器，SIMOTION为客户端。

　　点击“Address”栏配置SIMTION的IP地址及端口号，如图15所示:

　　图15 配置通信方IP地址

　　配置完成后将配置选项下载到PLC中。

　　4.2.2在SIMOTION侧建立通信连接

　　与PLC在NETPRO中创建连接不同，在SIMOTION侧需要调用函数建立连接，通信函数存储于在“Communication”->“Data transfer”目录下，函数调用的示例程序参考图16:

　　图16 SIMOTION侧建立TCP连接（客户端）

　　函数参数解释如下:

　　Port

　　SIMOTION 端口号，数据类型UINT，在NETPRO中定义为2001。

　　ServerAddress

　　PLC的IP地址，数据类型为数组，ARRAY [0..3] OF USINT，在4个字节中输IP地址，例如192、168、1、112，表示IP地址为192.168.1.112。