基于S7-300的PROFINET-IO通讯

1PROFINETIO概述PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC61158）。使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。•PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。•PROFINET基于工业以太网。•PROFINET采用TCP/IP和IT标准。•PROFINET是一种实时以太网。•PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。在使用Step7进行组态的过程中，这些现场设备（IOdevice,IO设备）制定由一个中央控制器(IOcontroller,IO控制器)。借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。IOSupervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。在PROFINET的结构中，PROFINETIO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。PROFINETIO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。所以不管您组态PROFINETIO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观。2PROFINETIO现场设备简介以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：•IM151-3PN作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。•CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。•IE/PBLINKPNIO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。•IWLAN/PBLINKPNIO将PROFIBUS设备通过无线的方式透明的连接到PROFINET的代理设备。•CP343-1用于连接S7-300到PROFINET，连接现场设备的通讯处理器。•CP443-1Advanced用于连接S7-400到PROFINET，连接现场设备并带有集成的WEB服务器和集成的交换机的通讯处理器。•CP1616可作为IO设备。用于连接PC到PROFINET，连接现场设备并带有集成交换机的通讯处理器。•SOFTPNIO作为IO控制器，用于运行编程器或PC的通讯软件。•STEP7用于已有的PROFIBUS进行传统方式组态PROFINET。3PNIO组态PROFINETIO的IO现场设备在PROFINET上有着相同的等级，在网络组态时分配给一个IO控制器。现场IO设备的文件描述定义在GSD(XML)文件。1.导入GSD文件，并在Step7中进行硬件组态2.编写相关程序，下载到IO控制器中3.IO控制器和IO设备自动的交换数据3.1本例设备简介上图中的硬件组成：上图中的软件组成：4PNIO的组态步骤4.1打开Step7软件在桌面上选择Step7图标SIMATICManager，并双击。或在Start中寻找SIMATICManager程序，点击打开。打开的Step7软件4.2新建一个项目点击工具栏中的按钮，弹出Newproject(新建项目)对话框。在Name:栏中写入要新建的工程名，PNController_IODevice1。可以点击按钮，给新建的工程存储在新的路径下，D:\zhaoxin\PN\workshop\Gettingstarted。点击按钮，在SIMATICManager中新建了该工程。4.3添加IOController在SIMATICManager左侧栏内，右键点击，弹出菜单，插入一个S7-300站。插入S7-300站后的SIMATICManager的界面。双击图标，或点击图标的+号，点击图标，在右侧会显示出图标。双击该图标，打开HWConfig界面对该项目进行硬件组态。4.4对IOController进行硬件组态右侧栏内为产品分类，点击图标的+号。找到RACK300的机架Rail，用鼠标托拽到左上侧的空白栏内。在这个机架中添加IO控制器的CPU模块，找到CPU-300的CPU315-2PN/DP的版本V2.6，使用鼠标托拽到机架的2号槽中。这时会出现设置以太网接口的属性界面，根据需要可以使用其它的IP地址信息。这里使用默认的IP地址和子网掩码。并点击按钮，新建一个子网Ethernet(1)点击OK即可。这时，会看到CPU控制器的PN-IO左侧出现一个轨线图标，说明已经建立了一个名字为Ethernet(1)的子网在。HWConfig界面的结果。4.5对IODevice进行硬件组态在这个子网Ethernet(1)中，配置另外两个IO设备站，配置IO设备站与配置PROFIBUS从站类似。同样在右侧的栏内找到需要组态的PROFINETIO的ET200S的标识，并且找到与相应的硬件相同的订货号的ET200S接口模块。然后使用鼠标把该接口模块的图标托拽到Ethernet(1)上。用鼠标双击(1)IM151-3图标，弹出该ET200S的属性界面。可以看到对于ET200S的简单描述，订货号，设备名称，设备号码和IP地址。其中DeviceName设备名称可以根据工艺的需要来自行修改，这里改为ET200S1。DeviceNumber设备号码用于表示设备的个数。IP地址也可以根据需要来修改。这里使用默认状态192.168.0.2。点击OK按钮，关闭该对话框。用鼠标单击(1)ET200S1图标，会在左下栏中显示该IO设备的模块列表。目前只有PN接口模块在槽号0上。使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择其它ET200S的模块添加到IO设备的模块列表中。首先选择PM-E模板，注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的1号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该图标可以打开并修改其电源模板属性，这里使用默认方式。使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择4DI模板，注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的2和3号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该图标可以打开并修改其DI模板属性，这里使用默认方式。可以看到DI模板的地址为0.0至0.3，1.0至1.3。使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择2DO模板，注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的4和5号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该图标可以打开并修改其DO模板属性，这里使用默认方式。可以看到DO模板的地址也为0.0至0.1，1.0至1.1。使用同样的方式组态另一个ET200S站，并改其Devicename为ET200S2。也可以使用鼠标点击ET200S1的图标，加上Ctrl键，复制出另一个ET200S2站。因为实际的组态中两个ET200S的硬件组态是相同的。IP地址保持默认状态，192.168.0.3。可以看到DI模版地址分别为2.0至2.3，3.0至3.3。DO模板的地址分别为2.0至2.1，3.0至3.1。点击工具栏图标，完成对该项目的硬件组态完成编译和保存。4.6编写用户程序在SIMATICManager中，依照等级次序，点击+号至Blocks。可以看见右侧栏内的OB1，双击OB1，进入LAD/STL/FBD的编程界面中。使用STL语言编程。根据在硬件组态中的ET200S两个站的DI，DO模板地址，在Network1中，对ET200S1进行数据读写；在Network2中，对ET200S2进行数据读写。点击工具栏进行保存。4.7设置PG/PC接口对于PROFINET的组态下载和调试，使用TCP/IP协议，所以在SIMATICManager中选择Options菜单，选择“SetPG/PCInterace...”选择TCP/IP-Intel(R)PRO/1000MT...接口参数。其中Intel(R)PRO/1000MT...表示本台PG/PC的以太网卡。点击OK即可。可以在SIMATICManager的界面的状态栏中，发现已经选择的PG/PC接口。对本台PG/PC作为IOsupervisor，通过一根FC标准以太网线连接SCALANCEX206-1交换机。双击本地网络连接图标，给本机设置IP地址192.168.0.100。注意要使各台PN设备要在同一个网段上192.168.0.0。4.8设置IO设备名系统上电，在HWConfig界面中，点击图标。然后选择菜单PLC中，点击AssignDeviceName...。弹出设置ET200S等IODevice的命名界面。从图中看到两个ET200S站的一些信息。IP地址，由于没有下载PLC的硬件组态，故没有IP地址。MAC地址，是ET200S的PN接口模块在出厂时固化的硬件地址，不能修改。设备类型，此时指示在Ethernet(1)上的PNIO的类型均为ET200S。设备名，目前在ET200S的MMC卡中没有存储任何信息。通过下拉菜单指示硬件组态的ET200S的设备名称为ET200S1，根据不同的MAC地址，通过鼠标选择不同ET200S设备。选择MAC地址为08-00-06-6B-F7-A6的ET200S，通过按钮，给其命名ET200S1。ET200S1的MAC地址在IM151-3的接口模块上，打开接口模块的前盖，可以看见相应的MAC地址。使用同样的方式给ET200S2命名。ET200S2的MAC地址在IM151-3的接口模块上，打开接口模块的前盖，可以看见相应的MAC地址。点击图标。然后选择菜单PLC中，点击VerifyDeviceName...。来查看组态的设备名是否正确。绿色的√，表示正确。设置完毕后点击工具栏中的按钮，保存和编译刚刚的组态。4.9下载硬件组态在HWConfig界面中，选择图标。弹出选择目标模块界面，默认状态为CPU315-2PN/DP，点击OK。弹出选择节点地址对话框。IP地址192.168.0.1为已经设定的CPU的IP地址。点击按钮，寻找网络上的IO设备。IP地址为192.168.0.100是PC/PG(IOSupervisor)的以太网地址。MAC地址为08-00-06-6B-9D-48为CPU315-PN/DP的MAC地址。用鼠标点击S7-300。那么在选择的连接目标站出现选择的S7-300。点击OK下载。会弹出一个对话框，询问是否给IO控制器的IP地址设置为192.168.0.1。点击yes。这时系统会给IO控制器赋IP地址。并下载组态信息到PLC中。让PLC运行即可。4.10下载用户程序在SIMATICManager中用鼠标点击左侧栏内的Blocks。在右侧栏内选中要下载的块OB1。点击工具栏中的按钮，下载用户程序4.11测试用户程序然后，双击OB1，打开用户编程界面。用鼠标点击工具栏中的眼镜图标，进行在线测试用户程序。在线后，编程界面的标题栏，状态栏显示绿色。并且在程序窗口的右侧，出现程序指令的状态字。在STANDARD的栏下表示的是各个字的在线值。由于对于此位置的在线值，不能以二进制形式表示，那么也就不能清晰的显示二进制DI和DO的信号状态。可以使用变量表的方式来观察。在SIMATICManager中的右侧栏的空白处，单击鼠标右键，弹出插入变量表的菜单。保持默认名字VAT_1，点击OK。在SIMATICManager中出现名字为VAT_1的变量表。双击打开。在Address栏中，添加所要观察的变量MW0，MW4；添加所要强制的变量MW2，MW6。用鼠标点击DisplayFormat栏，点击右键选择Binary方式显示。点击工具栏中的按钮，进行在线观察。如果ET200S1的DI模板，有信号输入，那么相应的位会显示为1。同样，可以强制DO模板的输出。使用鼠标在对应的Modifyvalue栏中，强制你所要的对应的输出。那么观察DO模板输出灯变亮。5PNIO的诊断5.1在线诊断通过SIAMTICManager在线，你可以观察到系统的当前一般状态信息。包括运