西门子PROFINET-IO快速启动使用入门

PROFINETIO快速启动使用入门PROFINETIOFSUGettingstartedGettingstartedEdition(2009－7)摘要已经和IO控制器建立好通讯的IO设备断开再连接到PROFINETIO系统中时，标准的启动时间(建立通讯的时间)会大于5秒钟，这个时间可以满足大多数的应用。但对于一些特殊应用，例如工具替换操作，要求其具有极短的启动时间。PROFINETIO快速启动功能可以满足这一特殊的要求，在500ms内完成启动IO设备，进行数据交换。关键词PROFINETIO，快速启动，自协商，自交叉KeyWordsPROFINETIO,FSU(FastStartUp),Auto-negotiation,Auto-crossingIA&DTService&SupportPage2-15目录PROFINETIO快速启动使用入门..........................................................................................11PROFINETIO快速启动.....................................................................................................41．1简介...................................................................................................................................42PROFINETIOFSU组态....................................................................................................72.1举例......................................................................................................................................72.1.1硬件组态........................................................................................................................72.1.2软件组态......................................................................................................................13IA&DTService&SupportPage3-151PROFINETIO快速启动1．1简介PROFINET的“快速启动”功能可实现在PROFINETIO应用中，部件或工具及其IO设备（分布式I/O）随工艺要求进行更换。通过此快速启动功能，重新启动的预定进程之间的等待时间（几秒钟）缩短为昀小。这加速了具有可移动IO设备（分布式I/O）的生产进程，并能大幅提高生产能力。参见图1机器人机械手臂。图1机器人机械手臂快速启动是指在具有RT和IRT通讯的PROFINETIO中用于加速IO设备（分布式I/O）启动速度的PROFINET功能。它缩短了相应组态的IO设备（分布式I/O）所需要的时间，以便实现下列情况中快速的循环用户数据交换：ƒ设备电源恢复后ƒ该站已经返回后ƒ激活分布式I/O设备通过PROFINET快速启动可以缩短分布式I/O的通讯准备就绪的时间到昀小500毫秒。并且该功能适用于RT或IRT。PROFINET快速启动的时间长短依赖于以下几点：ƒ所使用分布式I/O设备ƒ分布式I/O设备的IO结构ƒ分布式I/O设备所用的模块ƒ所使用IO控制器IA&DTService&SupportPage4-15ƒ所使用的交换机ƒ端口设置ƒ电缆标准的启动功能，默认状态下的端口连接组态都采用“Automaticsettings”的设置。而且使用平行接的电缆来连接IO设备。当一个分布式IO设备返回时，启动过程开始。首先，PROFINET设备端口的自协商和自交叉功能确定传输工作方式的时间大约3秒钟。然后IO控制器会对IO设备进行DCP识别，判断是否存在Devicename。如果Devicename不存在，IO控制器由于无法识别IO设备，通讯会无法建立。如果Devicename存在，会进行ARP识别IP地址是否存在。如果IP地址不存在，那么IO控制器会根据硬件组态的IP地址信息，通过DCP协议给该IO设备设置IP地址。IO控制器会再次发送ARP请求确定IP地址的唯一性。如果存在IP地址，IO控制器开始与IO设备建立连接，写数据记录，控制后数据交换开始。从ARP开始到通讯的建立的时间大约为2秒多钟。所以（如果IP地址存在）标准启动过程的时间大约5秒钟。上述描述仅仅考虑连接较少的IO设备和交换机，特殊的IO设备（例如IWLAN/PBLINK，需要更多的写数据记录的步骤）和交换机的S&F的时间并没有考虑。可见标准的IO设备的启动时间主要花费在自协商和自交叉模式以及IO的连接建立过程。快速启动则要求禁止端口自协商和自交叉模式，并优化了IO的连接建立过程。在PROFINETIO系统中实现快速启动功能，首先要求分布式IO设备支持快速启动功能，例如ET200SPN从4.0版本开始即支持该功能。IO控制器也要支持该功能，CPU从Firmware版本2.6开始支持快速启动。一个PROFINETIO系统中昀多可以组态32个快速启动设备，但是昀多只能一次激活8个IO设备实现快速启动。对于快速启动的设备以及相邻设备的相连端口必须禁止自协商和自交叉模式，然后根据所使用的设备选择交叉或平行接的网线。对于连接相同类型的设备端口应该使用交叉接的网线，例如交换机之间或终端设备之间。参考图2相同类型设备之间的使用交叉接的网线。而对于不同类型设备之间则使用平行接的网线，例如交换机和终端设备之间。参考图3不同类型设备之间的使用交叉接的网线。新的分布式IO设备，例如ET200S的6ES7151-3BA23-0AB0以及后续版本，其中第一个端口作为终端设备端口，这样连接不再需要交叉接的电缆只需要平行接的电缆即可。参考图4ET200S使用平行接网线串联。IA&DTService&SupportPage5-15图2相同类型设备之间的使用交叉接的网线XP4XP3=P1=P1IA&DTService&SupportPage6-15图3不同类型设备之间的使用交叉接的网线图4ET200S使用平行接网线串联如果希望实现500ms的昀短启动时间，必须执行下列操作：ƒ在STEP7中组态PROFINET的快速启动功能ƒIO设备（分布式I/O）上的端口设置ƒ布线取决于互连的PROFINET设备ƒ用户程序中的操作，需要组态Docking站和Docking单元和编写SFC12。IO-DeviceXP2=P1IO-DeviceXP2=P1SwitchXP3XP1XP2XP4XP2=P12PROFINETIOFSU组态2.1举例PROFINETIO系统中，CPU319-3PN/DP作为IO控制器，连接SCALANCEX400交换机，机器人手臂连接切换的两个工具都为ET200S。例子参考图5快速启动例子。其中通过SCALANCEX414-3E的9.1端口使用平行接的网线连接两台相互切换ET200S的端口1。Tool1Docking单元1Tool2Docking单元2Docking站图5快速启动例子本例中使用硬件和软件列表如下：PROFINET设备订货号版本数量CPU319-3PN/DP6ES7318-3EL00-0AB02.81SCALANCEX4006GK5414-3FC00-2AA22.3.21ET200S6ES7151-3BA23-0AB06.02PM-E6ES7138-4CA01-0AA02DO6ES7132-4BB01-0AB02DI6ES7131-4BD01-0AB01RJ45Plug6GK1901-1BB10-2AA04网线6XV1840-2AH10Step75.4+SP52.1.1硬件组态根据实际网络设备，在Step7中进行硬件组态，参考图6硬件组态。IA&DTService&SupportPage7-15图6硬件组态在HW组态画面中，点击PROFINET1号站IM151-3，然后双击0号槽号的X1子槽的PN-IO，弹出PN-IO的属性对话框。使能“Prioritizedstartup”。点击OK，关闭该对话框。同样方式，给2号站ET200SIM151-3使能快速启动。参考图7两台ET200S使能快速启动。图7两台ET200S使能快速启动IA&DTService&SupportPage8-15在HW组态画面中，点击PROFINET1号站IM151-3，然后双击0号槽的X1P1子槽的Port1，弹出PN-IO-Port1的属性对话框。选择传输介质和双工模式为“TP/ITP100Mbpsfullduplex”，并使能“Disableautonegotiation”，这样就禁止了自协商和自交叉功能。点击OK，关闭该对话框。同样方式，给2号站的ET200SIM151-3的端口1设置同样的方式。参考图8设置两台ET200S的端口1属性。图8设置两台ET200S的端口1属性对Docking站进行组态。在HW组态画面中，点击PROFINET3号站SCALANCEX414-3E，然后双击9号号槽的X1P1子槽的Port1，弹出PN-IO-Port1的属性对话框。选择传输介质和双工模式为“TP/ITP100Mbpsfullduplex”，并使能“Disableautonegotiation”，这样就禁止了自协商和自交叉功能。点击OK，关闭该对话框。参考图9设置SCALANCEX414-3E的端口9.1属性。IA&DTService&SupportPage9-15图9设置SCALANCEX414-3E的端口9.1属性然后选择SCALANCEX414-3E的端口9的PN-IO-Port1的属性对话框的Topology页面，在PartnerPort选项，选择“Alternatingpartnerport”。参考图10选择“Alternatingpartnerport”。IA&DTService&SupportPage10-15图10选择“Alternatingpartnerport”然后还在该对话框中，通过点击Add…按钮，分别加入切换工具的两个ET200S的端口1。参考图11加入替换的ET200S端口1。点击OK结束，这样就组态完Docking站。IA&DTService&SupportPage11-15图11加入替换的ET200S端口1查看组态后的拓扑组态信息。使用鼠标右键点击PROFINET总线Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)，选择“PROFINETIOTopology….”。参考图12选择PROFINETIO拓扑。图12选择PROFINETIO拓扑IA&DTService&SupportPage12-15弹出拓扑编辑器对话框，选择“Graphicview”可以看见在PROFINETIO系统中的IO设备的连接关系。参考图13拓扑设备的拓扑连接关系。图13拓扑设备的拓扑连接关系对于PROFINETIO组态通讯，分配Devicename等，请参考网上课堂的。硬件组态完毕后，编译保存并下载到PLC中。2.1.2软件组