西門子PLC的工程應用

西門子PLC的工程應用

浙江工商職業技術學院 李方園

第9講 PROFINET在西門子PLC與ET200S通信中的應用

Application of PROFINET in the Communication between Siemens PLC and ET200S

PROFINET通信能使分布式現場設備直接連接到工業以太網，并與PLC等設備通訊。本文主要闡述了PROFINET在西門子PLC與ET200S通信中的應用。

西門子PLC；ET200S；PROFINET通信

1 概述

PROFINET是一種用于工業自動化領域創新的、開放式以太網標準。使用PROFINET，設備可以從現場級連接到管理級。

通過PROFINET，分布式現場設備（如現場I/O設備，例如信號模板）可直接連接到工業以太網，與PLC等設備通訊。并且可以達到與現場總線相同或更優越的響應時間，其典型的響應時間在10ms的數量級，完全滿足現場級的使用。

在使用西門子STEP7進行組態的過程中，這些現場設備（I/O device—I/O設備）只能有一個中央控制器（I/O controller—I/O控制器）。借助于具有PROFINET的接口或代理服務器，現有的模板或設備仍可以繼續使用，從而保護PROFIBUS 用戶的投資。I/O Supervisor（I/O監控設備）用于HMI監控和診斷。

在PROFINET的結構中，PROFINET I/O是一個執行模塊化，分布式應用的通訊概念。PROFINET I/O能讓用戶像從所熟悉的PROFIBUS DP開始著手一樣，創造出自動化的解決方案。因此組態PROFINET I/O與組態PROFIBUS DP在STEP7中實現方法是類似的。

本例為一套S7-300C PLC通過CP343-1模塊連接帶PN接口的ET200S模塊，對其數字量I/O進行讀寫，實現PN I/O通信。

圖1為示例系統的配置圖，圖中包含如下的硬件：

· 一臺筆記本電腦或PG/PC；

· 一塊普通以太網卡；

· 一套S7-300C PLC；

· 一套帶PN接口的ET200S系統。

圖1 示例系統的配置圖

表1所示為硬件訂貨信息。

表1 硬件訂貨信息

2 系統組態及參數設置

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

圖2 硬件組態

這時會彈出“設置以太網接口”的屬性界面，根據實際需要設定IP地址信息。這里使用默認的IP地址和子網掩碼，并新建一個子網Ethernet(1)。右鍵單擊CP343-1 Advanced，插入一個PROFINET I/O系統（如圖3所示）。

圖3 插入一個PROFINET I/O系統

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

圖4 PROFINET I/O系統

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

圖5 ET200S PN

用鼠標雙擊ET200S圖標，彈出ET200S的屬性界面。可以查看ET200S的簡單描述、訂貨號、設備名稱、設備號碼和IP地址。其中Device Name設備名稱可以根據工藝的需要來自行修改，這里使用默認設置：IM151-3PNHF（如圖6所示）。Device Number設備號用于PROFINET I/O設備的診斷。IP地址也可以根據需要來修改，我們使用默認設置192.168.0.2。點擊OK按鈕，關閉該對話框。

圖6 IM151-3PNHF屬性

用鼠標單擊ET200S圖標，會在左下欄中顯示該I/O設備的模塊列表。依次在硬件列表欄內，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際的配置的模板訂貨號相同，各個模塊屬性使用默認方式。

圖7 添加硬件列表

然后在硬件組態中點擊保存和編譯，I/O Controller和I/O Device的硬件組態過程完成。

如果對ET200S模塊的選型組態過程不熟悉，可以使用SIMATIC ET200配置工具進行組態，然后導入到項目硬件組態中來。

3 編寫用戶程序

在SIMATIC Manager中，打開OB1，進入LAD/STL/FBD的編程界面中。根據在硬件組態中的ET200S站的DI和DO模塊地址，對數字量模塊進行讀寫，如圖8所示。

圖8 OB1編程

FC功能塊的發送和接收區與ET200S上DO和DI對應關系如圖9所示。

圖9 DO和DI對應關系

4 下載硬件組態與程序

打開本地網絡連接屬性，給本機設置IP地址192.168.0.158。注意要使各臺PROFINET接口設備在同一個網段上192.168.0。在HW Config界面中，選擇圖標。彈出選擇目標模塊界面，默認狀態為CPU 314C-2 DP，點擊OK確認。彈出選擇節點地址對話框，通過View功能可以查看相應CP343-1 Advanced的MAC地址。

選擇S7-300 CP執行下載功能。會彈出一個對話框，詢問是否給I/O控制器的IP地址設置為192.168.0.1，點擊Yes。這時系統會給I/O控制器賦IP地址，并下載組態信息到PLC中。

如圖10所示，在SIMATIC Manager中用鼠標單擊左側欄內的塊（Blocks）。

圖10 下載塊

在右側欄內選中塊OB1、FC11 和FC12，下載用戶程序。

5 結束語

在S7 PLC與ET200S模塊的以太網通訊中，可以通過選擇Data View并切換到數據監視狀態，就可以清晰地顯示在SIMATIC Manager中插入一個變量表。在Address欄中，結合FC11和FC12功能塊的形參定義，添加變量。在監控狀態下，修改數字量輸出值MB22和MB23，可以觀察ET200S上實際DO輸出變化，同時也可以在ET200S輸入端給I1.0置位，并在監控狀態MB21看到值變為“01H”。

[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.

[2] 李方園, 楊帆. 西門子S7 PLC應用簡明教程[M]. 北京∶ 機械工業出版社, 2013.

[3] 李方園. 圖解西門子S7-1200 PLC入門到實踐[M]. 北京∶ 機械工業出版社, 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。