西門子PLC的工程應(yīng)用

浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李方園

第9講 PROFINET在西門子PLC與ET200S通信中的應(yīng)用

Application of PROFINET in the Communication between Siemens PLC and ET200S

PROFINET通信能使分布式現(xiàn)場設(shè)備直接連接到工業(yè)以太網(wǎng)，并與PLC等設(shè)備通訊。本文主要闡述了PROFINET在西門子PLC與ET200S通信中的應(yīng)用。

西門子PLC；ET200S；PROFINET通信

1 概述

PROFINET是一種用于工業(yè)自動化領(lǐng)域創(chuàng)新的、開放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。使用PROFINET，設(shè)備可以從現(xiàn)場級連接到管理級。

通過PROFINET，分布式現(xiàn)場設(shè)備（如現(xiàn)場I/O設(shè)備，例如信號模板）可直接連接到工業(yè)以太網(wǎng)，與PLC等設(shè)備通訊。并且可以達(dá)到與現(xiàn)場總線相同或更優(yōu)越的響應(yīng)時間，其典型的響應(yīng)時間在10ms的數(shù)量級，完全滿足現(xiàn)場級的使用。

在使用西門子STEP7進(jìn)行組態(tài)的過程中，這些現(xiàn)場設(shè)備（I/O device—I/O設(shè)備）只能有一個中央控制器（I/O controller—I/O控制器）。借助于具有PROFINET的接口或代理服務(wù)器，現(xiàn)有的模板或設(shè)備仍可以繼續(xù)使用，從而保護(hù)PROFIBUS 用戶的投資。I/O Supervisor（I/O監(jiān)控設(shè)備）用于HMI監(jiān)控和診斷。

在PROFINET的結(jié)構(gòu)中，PROFINET I/O是一個執(zhí)行模塊化，分布式應(yīng)用的通訊概念。PROFINET I/O能讓用戶像從所熟悉的PROFIBUS DP開始著手一樣，創(chuàng)造出自動化的解決方案。因此組態(tài)PROFINET I/O與組態(tài)PROFIBUS DP在STEP7中實(shí)現(xiàn)方法是類似的。

本例為一套S7-300C PLC通過CP343-1模塊連接帶PN接口的ET200S模塊，對其數(shù)字量I/O進(jìn)行讀寫，實(shí)現(xiàn)PN I/O通信。

圖1為示例系統(tǒng)的配置圖，圖中包含如下的硬件：

· 一臺筆記本電腦或PG/PC；

· 一塊普通以太網(wǎng)卡；

· 一套S7-300C PLC；

· 一套帶PN接口的ET200S系統(tǒng)。

圖1 示例系統(tǒng)的配置圖

表1所示為硬件訂貨信息。

表1 硬件訂貨信息

2 系統(tǒng)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

在SIMATIC Manager中新建了一個項(xiàng)目。右鍵點(diǎn)擊項(xiàng)目彈出菜單，插入一個S7-300站。然后在硬件組態(tài)中按訂貨號和硬件安裝次序依次插入機(jī)架、CPU314-2DP和作為I/O Controller的CP343-1 Advanced（如圖2所示）。

圖2 硬件組態(tài)

這時會彈出“設(shè)置以太網(wǎng)接口”的屬性界面，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定IP地址信息。這里使用默認(rèn)的IP地址和子網(wǎng)掩碼，并新建一個子網(wǎng)Ethernet(1)。右鍵單擊CP343-1 Advanced，插入一個PROFINET I/O系統(tǒng)（如圖3所示）。

圖3 插入一個PROFINET I/O系統(tǒng)

這時已經(jīng)建立了一個名稱為Ethernet(1)的PROFINET I/O系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 PROFINET I/O系統(tǒng)

在這個以太網(wǎng)Ethernet(1)中，配置一個I/O設(shè)備站，配置I/O設(shè)備站與配置PROFIBUS從站類似。在硬件列表欄PROFINET I/O內(nèi)找到需要組態(tài)的的ET200S PN，并且找到與相應(yīng)的硬件相同訂貨號的ET200S PN接口模塊（如圖5所示）。

圖5 ET200S PN

用鼠標(biāo)雙擊ET200S圖標(biāo)，彈出ET200S的屬性界面?？梢圆榭碋T200S的簡單描述、訂貨號、設(shè)備名稱、設(shè)備號碼和IP地址。其中Device Name設(shè)備名稱可以根據(jù)工藝的需要來自行修改，這里使用默認(rèn)設(shè)置：IM151-3PNHF（如圖6所示）。Device Number設(shè)備號用于PROFINET I/O設(shè)備的診斷。IP地址也可以根據(jù)需要來修改，我們使用默認(rèn)設(shè)置192.168.0.2。點(diǎn)擊OK按鈕，關(guān)閉該對話框。

圖6 IM151-3PNHF屬性

用鼠標(biāo)單擊ET200S圖標(biāo)，會在左下欄中顯示該I/O設(shè)備的模塊列表。依次在硬件列表欄內(nèi)，選擇PM-E模塊和2DO模塊與2DI模塊（如圖7所示），注意該模板的訂貨號要與實(shí)際的配置的模板訂貨號相同，各個模塊屬性使用默認(rèn)方式。

圖7 添加硬件列表

然后在硬件組態(tài)中點(diǎn)擊保存和編譯，I/O Controller和I/O Device的硬件組態(tài)過程完成。

如果對ET200S模塊的選型組態(tài)過程不熟悉，可以使用SIMATIC ET200配置工具進(jìn)行組態(tài)，然后導(dǎo)入到項(xiàng)目硬件組態(tài)中來。

3 編寫用戶程序

在SIMATIC Manager中，打開OB1，進(jìn)入LAD/STL/FBD的編程界面中。根據(jù)在硬件組態(tài)中的ET200S站的DI和DO模塊地址，對數(shù)字量模塊進(jìn)行讀寫，如圖8所示。

圖8 OB1編程

FC功能塊的發(fā)送和接收區(qū)與ET200S上DO和DI對應(yīng)關(guān)系如圖9所示。

圖9 DO和DI對應(yīng)關(guān)系

4 下載硬件組態(tài)與程序

打開本地網(wǎng)絡(luò)連接屬性，給本機(jī)設(shè)置IP地址192.168.0.158。注意要使各臺PROFINET接口設(shè)備在同一個網(wǎng)段上192.168.0。在HW Config界面中，選擇圖標(biāo)。彈出選擇目標(biāo)模塊界面，默認(rèn)狀態(tài)為CPU 314C-2 DP，點(diǎn)擊OK確認(rèn)。彈出選擇節(jié)點(diǎn)地址對話框，通過View功能可以查看相應(yīng)CP343-1 Advanced的MAC地址。

選擇S7-300 CP執(zhí)行下載功能。會彈出一個對話框，詢問是否給I/O控制器的IP地址設(shè)置為192.168.0.1，點(diǎn)擊Yes。這時系統(tǒng)會給I/O控制器賦IP地址，并下載組態(tài)信息到PLC中。

如圖10所示，在SIMATIC Manager中用鼠標(biāo)單擊左側(cè)欄內(nèi)的塊（Blocks）。

圖10 下載塊

在右側(cè)欄內(nèi)選中塊OB1、FC11 和FC12，下載用戶程序。

5 結(jié)束語

在S7 PLC與ET200S模塊的以太網(wǎng)通訊中，可以通過選擇Data View并切換到數(shù)據(jù)監(jiān)視狀態(tài)，就可以清晰地顯示在SIMATIC Manager中插入一個變量表。在Address欄中，結(jié)合FC11和FC12功能塊的形參定義，添加變量。在監(jiān)控狀態(tài)下，修改數(shù)字量輸出值MB22和MB23，可以觀察ET200S上實(shí)際DO輸出變化，同時也可以在ET200S輸入端給I1.0置位，并在監(jiān)控狀態(tài)MB21看到值變?yōu)椤?1H”。

[1] 周柏青, 李方園. PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京∶ 中國電力出版社, 2015.

[2] 李方園, 楊帆. 西門子S7 PLC應(yīng)用簡明教程[M]. 北京∶ 機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.

[3] 李方園. 圖解西門子S7-1200 PLC入門到實(shí)踐[M]. 北京∶ 機(jī)械工業(yè)出版社, 2011.

PROFINET communication enables the distributed field devices to be connected directly to the Industrial Ethernet, and to communicate with PLC and other devices. This paper mainly describes the application of PROFINET in the communication between Siemens PLC and ET200S.

Siemens PLC; ET200S; PROFINET communication

李方園（1973-），男，浙江舟山人，高級工程師，畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院工程碩士專業(yè)，長期從事于變頻器等現(xiàn)代工控產(chǎn)品的應(yīng)用與研究工作，現(xiàn)就職于浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院。