1.自動化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
從現(xiàn)場級到生產(chǎn)控制級，再到公司管理層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可采用多種不同類型的網(wǎng)絡來設計，目前用到最多的就是工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場級大多采用西門子的profibus網(wǎng)絡，不過西門子的profinet網(wǎng)絡(是把以太網(wǎng)和profibus結(jié)合于一體)是新開發(fā)的一種現(xiàn)場級網(wǎng)絡．在將來會逐步代替profibus網(wǎng)絡，而現(xiàn)場級以上的三層控制系統(tǒng)大都采用以太網(wǎng)。
以太網(wǎng)在自動化控制系統(tǒng)中扮演著很重要的角色?；A自動化系統(tǒng)中的現(xiàn)場級網(wǎng)絡采用profibus(使用最為廣泛)或profinet是目前最流行和實用的兩種網(wǎng)絡。但是profinet網(wǎng)絡比profibus網(wǎng)絡優(yōu)越很多，因為profinet就是基于以太網(wǎng)的，因此，profinet是后來追上。
現(xiàn)場級以上的控制系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，每一級的工業(yè)以太網(wǎng)都可以是采用不同的結(jié)構(gòu)如：環(huán)形結(jié)構(gòu)，樹形結(jié)構(gòu)等。所有以太網(wǎng)接口的設備都可以通過交換饑、集線器和路由器等連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡之中。為了保證網(wǎng)絡暢通和系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，建議所有的控制系統(tǒng)采用環(huán)形網(wǎng)絡或者做冗余系統(tǒng)。
2.自動化系統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡通訊
2.1plc與plc之間的以太網(wǎng)通訊
這里以西門子s7-3001400系列的plc為例。plc之間可采用s7通訊、s5—兼容通訊(包括iso協(xié)議、tcp議、iso—on-tcp協(xié)議等)，下面介紹幾種常用的通訊方法。
所需硬件：2套s7-300系統(tǒng)(包括電源模塊ps307、s7-300plc、以太網(wǎng)通訊模塊cp343—1)、pc機、以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡cp1613以及連接電纜。所需軟件：step7。
①s7通訊
使用step7軟件進行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡組態(tài)(建立s7連接)以及編寫通訊程序。如果選擇雙邊通訊要在plc雙方都編寫通訊程序。s7-300plc調(diào)用函數(shù)fb12、fb13進行通訊。s7-400調(diào)用函數(shù)sfb12、sfb13來進行通訊；如果選擇單邊通訊只在主動方編寫通訊程序，s7-300plc調(diào)用fb14、fb15進行通訊。s7-400調(diào)用函數(shù)sfb14、sfb15來進行通訊。
②tcp通訊
使用step7軟件進行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡組態(tài)(建立tcp連接)以及編寫通訊程序。plc雙方都編寫通訊程序。s7-300plc調(diào)用函數(shù)fc5、fc6進行通訊，s7-400調(diào)用函數(shù)fcso、fc60來進行通訊。
③iso通訊
使用step7軟件進行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡組態(tài)(建立iso連接)以及編寫通訊程序。plc雙方都編寫通訊程序，s7-300plc調(diào)用函數(shù)fc5、fc6進行通訊，s7-40o調(diào)用函數(shù)fc50、fc60來進行通訊。
以上三種通訊方式的操作方法基本一致，只有在建立連接時選擇各自的協(xié)議即可。
2.2plc與hmi之間的以太網(wǎng)通訊
由于上位機監(jiān)控軟件種類繁多，plc與hmi之間的通訊也就種類繁多。不同的上位機監(jiān)控產(chǎn)品可能與plc的通訊協(xié)議不相同。但大多監(jiān)控軟件都有一個共同的標準接口：opc接口，因此plc與hmi之間的以太網(wǎng)通訊大多都可采用opc進行通訊。除此之外，用戶還可以使用vc、vb等編程軟件開發(fā)一些簡單的監(jiān)控界面與西門子plc直接進行tcp通訊。
①opc通訊
所需硬件：1套s7-3o0系統(tǒng)(包括電源模塊ps307、s7-300plc、以太網(wǎng)通訊模塊cp343—1)，pc機，以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡cp1613以及連接電纜。所需軟件：step7、simaticnet6.3f提供虛擬pc機和對pc站的參數(shù)設置)、組態(tài)王以太網(wǎng)通訊實現(xiàn)：使用step7軟件進行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡組態(tài)以及使用himaticnet進行虛擬pc機組態(tài)。在simaticnet軟件提供的opcscout中建立所需變量并添加到列表中查看其質(zhì)量戳，如果為good，說明配置成功；如果為bad，說明配置失敗。在上位機監(jiān)控軟件中建立opc通訊接口，并建立外部變量。在變量的連接設備中選擇建立的opc接口，在變量的寄存器中選擇在opcscout處所建立的變量，這樣就通過opc接口實現(xiàn)了plc與上位機監(jiān)控軟件hmi之間的通訊。如果在不使用上位監(jiān)控軟件時還可以通過使用vc、vb編寫的應用程序讀寫opcscout里建立的變量來實現(xiàn)。
②通過vb編寫的應用程序與西門子plc的tcp/ip通訊中，所需硬件：1套s7-300系統(tǒng)(包括電源模塊ps307、s7-300plc、以太網(wǎng)通訊模塊cp343—1)，pc機、普通計算機以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡以及連接電纜。所需軟件：step7、vb。
以太網(wǎng)通訊實現(xiàn)：使用step7軟件進行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡組態(tài)(建立tcp連接)以及使用simaticnet進行虛擬pc機組態(tài)。(建立tcp連接)編寫通訊程序，在plc一方編寫通訊程序，s7—300plc調(diào)用函數(shù)fc5、fc6進行通訊，s7-400調(diào)用函數(shù)fc50、fc60來進行通訊，在hmi一方用vb編寫通訊程序，采用winsock控件來實現(xiàn)。
工業(yè)以太網(wǎng)中的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡通訊是自動化控制系統(tǒng)中的核心部分，因此對予每一個自動化控制系統(tǒng)來說網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡通訊的設計是否理想，直接決定該系統(tǒng)性能的好壞。由于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)展示出來“一網(wǎng)到底”的工業(yè)控制信息化美景，即它可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場設備控制層，所以被人們普遍認為是未來控制網(wǎng)絡的最佳解決方案，工業(yè)以太網(wǎng)已成為現(xiàn)場總線中的主流前沿技術(shù)。