基于以太網的PLC產品應用第1講 基于ProfNet的西門子S7-1200 PLC與XT1123的綜合應用

基于以太網的PLC產品應用第1講 基于ProfNet的西門子S7-1200 PLC與XT1123的綜合應用

浙江工商職業技術學院 李方園

ProfiNet是基于Ethernet的開放的、面向對象的運行期通信方案，同時也是獨立于制造商的工程設計方案，在目前的智能化工廠改造中占有重要的地位。本文主要介紹了基于ProfNet的西門子S7-1200 PLC與XT1123的綜合應用。

西門子S7-1200 PLC；ProfNet總線；網絡結構

1 概述

基于以太網的PLC產品現在已經越來越得到普及，其中西門子公司的S7-1200是其中的佼佼者。與西門子S7-200系列PLC最大的區別在于S7-1200 PLC標準配置了以太網接口RJ45，可以采用一根標準網線與安裝有STEP 7 TIA V11以上軟件的PC進行通訊，也可以與任何基于ProfNet的分布式產品進行信號互聯。

本文主要介紹的就是西門子S7-1200 PLC與Acromag公司XT1123的綜合應用。

2 基于ProfiNet的S7-1200控制系統設計

ProfNet使用以太網和TCP/IP協議作為通信基礎，在任何場合下都提供對TCP/IP通信的絕對支持。由于絕大多數工廠自動化應用場合對實時響應時間要求較高，為了能夠滿足自動化中的實時要求，ProfNet中規定了基于以太網層的優化實時通信通道，該方案極大地減少了通信棧上占用的時間，提高了自動化數據刷新方面的性能。

作為最新的西門子S7-1200PLC，它含有集成的ProfiNet接口用于進行編程以及HMI和PLC-to-PLC通信。另外，ProfNet接口提供10/100兆比特/秒的數據傳輸速率，支持使用開放以太網協議的第三方設備，如本應用案例中的Acromag公司XT1123。XT1123是Acromag公司推出的ProfNet輸入輸出設備，具有16個的數字量I/O點，圖1和圖2分別是XT1123的外觀與端子分布。

圖1 XT1123的外觀

圖2 XT1123的端子分布

圖3 所示為S7-1200與3個XT1123的ProfNet網絡，它們通過交換機相連，可以用于智能化工廠的改造，將原來非西門子系統互相聯網。

圖3 S7-1200與XT1123的ProfNet網絡

3 XT1123與S7-1200 PLC的通訊連接

（1）安裝GSDML設備描述文件

GSDML即為單個部件組裝ProfiNet設備時用XML創建相應的設備描述，具體包括下列數據:（a）ProfiNet設備的名稱和ID號；（b）ProfiNet設備的IP地址，診斷數據的訪問方式和設備連接方式；（c）ProfiNet設備的硬件分配，設備接口以及為各接口定義的變量、數據類型與格式；（d）ProfiNet設備在整個工程中的保存地址。在S7-1200中導入XT1123的GSDML文件如圖4所示，圖5所示為安裝后的XT1123目錄。

圖4 GSDML文件的安裝

圖5 安裝后的XT1123目錄

（2）S7-1200與XT1123建立ProfNet連接

圖6所示為S7-1200與XT1123建立ProfiNet后的網絡結構。待網絡結構添加完畢之后，就可以對XT1123輸入輸出設備進行設備配置，如修改I/O地址（圖8）。與其他小PLC不同，S7-1200具有任意組態I/O地址的特性，這對于第三方設備來說尤其重要。

圖6 S7-1200與XT1123建立ProfNet后的網絡結構

圖7 XT1123的設備配置

圖8 XT1123的I/O地址

（3）ProfNet通訊的特點

在本案例中采用ProfiNet通訊標準，系統對實時應用的響應時間可以縮短到5～10ms。ProfiNet通訊同時還支持高性能同步運動控制應用，如XT1123外接有多個同步控制器，則在該應用場合提供對100個節點響應時間低于1ms的同步實時（IRT）通信。在ProfiNet設備的一個通信循環周期內，既包括IRT實時通信，又包括TCP/IP標準通信。采用本應用案例的工程實踐表明，系統性能將比采用低速現場總線方案提升近100倍。

4 結束語

采用ProfiNet通訊技術后，西門子S7-1200 PLC可以集成各種類型的ProfiNet現場設備，如本應用案例中的Acromag XT1123輸入輸出設備。采用這種統一的面對未來的設計概念，工廠內各部件都可以作為獨立模塊預先組裝測試，然后在整個系統中輕松組裝或在其他項目中重復使用。

[1] 周柏青, 李方園. PLC控制系統設計與應用[M]. 北京：中國電力出版社，2015.

Synthetical Application of Siemens S7-1200 PLC and XT1123 Based on ProfNet

ProfNet is an open, object-oriented runtime communication scheme based on Ethernet, and is independent of the engineering design of manufacturers It plays an important role in the current intelligent factory transformation. This article mainly introduces the synthetical application of Siemens S7-1200 PLC and XT1123 based on ProfNet.

Siemens S7-1200 PLC; ProfNet Bus; Network structure

李方園（1973-），男，浙江舟山人，高級工程師，畢業于浙江工業大學信息學院工程碩士專業，長期從事于變頻器等現代工控產品的應用與研究工作，現就職于浙江工商職業技術學院。