西門子PLC-S7-1200 之間 Profinet IO 通信

智能設(shè)備功能概述

CPU 的"I-Device"（智能設(shè)備）功能簡(jiǎn)化了與 IO 控制器的數(shù)據(jù)交換和 CPU 操作過程（如用作子過程的智能預(yù)處理單元）。智能設(shè)備可作為 IO 設(shè)備鏈接到上位IO 控制器中，預(yù)處理過程則由智能設(shè)備中的用戶程序完成。集中式或分布式（PROFINET IO 或 PROFIBUS DP）I/O 中采集的處理器值由用戶程序進(jìn)行預(yù)處理，并提供給 IO 控制器。

 

圖1. 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

智能設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域：

分布式處理

可以將復(fù)雜自動(dòng)化任務(wù)劃分為較小的單元或子過程，這樣簡(jiǎn)化了子任務(wù)的同時(shí)也優(yōu)化了項(xiàng)目管理。 

單獨(dú)的子過程 

通過使用智能設(shè)備，可以將分布廣泛的大量復(fù)雜過程劃分為具有可管理的多個(gè)子過程。 必要的話，這些子過程可存儲(chǔ)在單個(gè)的 TIA 項(xiàng)目中，這些項(xiàng)目隨后可合并在一起形成一個(gè)主項(xiàng)目。 

專有技術(shù)保護(hù) 

智能設(shè)備接口描述使用 GSD 文件傳輸，而不是通過 STEP 7 項(xiàng)目傳輸，這樣用戶程序的專有技術(shù)得以保護(hù)。

智能設(shè)備的優(yōu)勢(shì)：

簡(jiǎn)單鏈接 IO 控制器。

實(shí)現(xiàn)IO 控制器之間的實(shí)時(shí)通信。

通過將計(jì)算容量分發(fā)到智能設(shè)備可減輕 IO 控制器的負(fù)荷。

由于在局部處理過程數(shù)據(jù)，從而降低了通信負(fù)載。

可以管理單獨(dú) TIA 項(xiàng)目中子任務(wù)的處理 。

智能設(shè)備可以作為共享設(shè)備。

S7-1200 CPU 之間組態(tài)智能設(shè)備

S7-1200 V4.0及以上版本開始支持智能 IO 設(shè)備功能。本示例中介紹1200 CPU之間如何進(jìn)行智能設(shè)備PROFINET通信，分別在相同項(xiàng)目和不同項(xiàng)目下進(jìn)行組態(tài)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境如下所示。

軟件：

TIA V15.1

硬件：

CPU 1217C DC/DC/DC V4.3

CPU 1215C DC/DC/DC V4.3

設(shè)備角色及地址：

表1 設(shè)備角色及地址

模塊	設(shè)備類型	設(shè)備名稱	IP地址	子網(wǎng)掩碼
S7-1217C	IO控制器	PLC1	192.168.0.1	255.255.255.0
S7-1215C	智能IO設(shè)備	I-Device	192.168.0.2	255.255.255.0

S7-1200 智能設(shè)備在相同項(xiàng)目下組態(tài)

STEP 1：創(chuàng)建 TIA Portal 項(xiàng)目并進(jìn)行接口參數(shù)配置

使用TIA V15.1創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)視圖添加表1列出的所有設(shè)備，并進(jìn)入各個(gè)設(shè)備以太網(wǎng)地址選項(xiàng)分別設(shè)置子網(wǎng)、IP地址以及設(shè)備名稱。

圖2. 以太網(wǎng)地址配置

STEP 2：操作模式配置

本例1215C作為智能IO設(shè)備，需要將其操作模式改為IO設(shè)備，并且分配給對(duì)應(yīng)IO控制器，配置所需的傳輸區(qū)。

選擇“PN接口的參數(shù)由上位IO控制器進(jìn)行分配”復(fù)選框，可指定是由智能設(shè)備本身還是由上位 IO 控制器設(shè)置接口和端口。

智能IO設(shè)備還支持優(yōu)先啟動(dòng)，勾選后加快IO設(shè)備的啟動(dòng)速度，詳情請(qǐng)了解優(yōu)先啟動(dòng)相關(guān)功能。

圖3. 操作模式

進(jìn)入傳輸區(qū)視圖還可以分配地址區(qū)所屬組織塊及過程映像。

圖4. 傳輸區(qū)

STEP 3：項(xiàng)目編譯、下載、測(cè)試

分別編譯下載兩個(gè)PLC，在監(jiān)控表中添加傳輸區(qū)數(shù)據(jù)，給Q區(qū)賦值，監(jiān)控發(fā)送和接收數(shù)據(jù)區(qū)是否一致。

圖5. 測(cè)試結(jié)果

S7-1200 智能設(shè)備在不同項(xiàng)目下組態(tài)

STEP 1：創(chuàng)建 TIA Portal 項(xiàng)目并進(jìn)行接口參數(shù)配置

分別創(chuàng)建2個(gè)不同項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目添加1217C，另一個(gè)項(xiàng)目添加1215C，進(jìn)入表1中各個(gè)設(shè)備以太網(wǎng)地址選項(xiàng)分別設(shè)置子網(wǎng)、IP地址以及設(shè)備名稱。

圖6. 以太網(wǎng)地址配置

STEP 2：操作模式配置

本例1215C作為智能IO設(shè)備，需要將其操作模式改為IO設(shè)備，由于控制器未在同一項(xiàng)目，這里選擇未分配。

選擇“PN接口的參數(shù)由上位IO控制器進(jìn)行分配”復(fù)選框，可指定是由智能設(shè)備本身還是由上位 IO 控制器設(shè)置接口和端口，比如1200智能設(shè)備的介質(zhì)冗余、優(yōu)先啟動(dòng)、傳輸速率等接口和端口功能。

智能IO設(shè)備還支持優(yōu)先啟動(dòng)，不同項(xiàng)目下無法直接選擇優(yōu)先啟動(dòng)功能，需要先選擇“PN接口的參數(shù)由上位IO控制器進(jìn)行分配”，然后在主站項(xiàng)目下為智能設(shè)備設(shè)置接口選項(xiàng)中的優(yōu)先啟動(dòng)功能。

這里與相同項(xiàng)目下傳輸區(qū)的配置不同的是IO控制器的地址需要在主站項(xiàng)目下才能分配。

圖7. 操作模式

STEP 3：項(xiàng)目編譯后導(dǎo)出GSD文件

這里注意導(dǎo)出GSD之前需要正確編譯項(xiàng)目的硬件配置，不然導(dǎo)出選項(xiàng)是灰色的，無法選擇。導(dǎo)出GSD文件選項(xiàng)可以由用戶設(shè)置GSD文件名稱的標(biāo)識(shí)部分（GSD文件名稱的版本、廠商、日期等部分為默認(rèn)設(shè)置），然后選擇存儲(chǔ)路徑并導(dǎo)出文件。注意導(dǎo)出的GSD文件不要修改文件名稱，不然會(huì)造成無法導(dǎo)入項(xiàng)目中。

圖8. 導(dǎo)出GSD文件

STEP 4：導(dǎo)入GSD文件

進(jìn)入主站項(xiàng)目管理GSD文件視圖，選擇存儲(chǔ)GSD文件源路徑，在路徑下選擇需要安裝的文件進(jìn)行安裝。

圖9：導(dǎo)入GSD文件

STEP 5：添加智能IO設(shè)備

進(jìn)入硬件目錄，在其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備列表中找到安裝的智能IO設(shè)備并添加，添加完成后進(jìn)入圖2以太網(wǎng)地址配置視圖，檢查智能IO設(shè)備的設(shè)備名稱是否與源項(xiàng)目中名稱一致（注意一定要保證名稱一致），檢查無誤后分配給控制器，如設(shè)備概覽視圖，分配給控制器后會(huì)自動(dòng)分配地址，也可以手動(dòng)設(shè)置控制器側(cè)傳輸區(qū)地址。

圖10：添加IO設(shè)備

STEP 6：項(xiàng)目編譯、下載、測(cè)試

分別編譯下載兩個(gè)項(xiàng)目中PLC，在監(jiān)控表中添加傳輸區(qū)數(shù)據(jù)，給Q區(qū)賦值，監(jiān)控發(fā)送和接收數(shù)據(jù)區(qū)是否一致。

圖11：實(shí)驗(yàn)測(cè)試

常見問題

1. 控制器診斷緩沖區(qū)報(bào)“IO設(shè)備故障-找不到IO設(shè)備”？

這是因?yàn)榭刂破鳠o法與智能IO設(shè)備取得通信，可以通過以下方式查找故障原因。

（1）確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)是否是通的，可以使用Ping命令檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)通斷。如果中間經(jīng)過交換機(jī)還要保證交換機(jī)支持DCP協(xié)議。

（2）檢查智能IO設(shè)備的名稱與源項(xiàng)目名稱是否一致。

（3）確認(rèn)智能IO設(shè)備的硬件和軟件是否已經(jīng)下載。

圖12：網(wǎng)絡(luò)視圖報(bào)錯(cuò)

2. 控制器如何控制智能設(shè)備上IO數(shù)據(jù)或是傳輸DB塊中數(shù)據(jù)？

如下圖所示，只需把PLC的IO地址與傳輸區(qū)中IO地址做一個(gè)映射關(guān)系。

圖13 地址映射

這里通過建立PLC數(shù)據(jù)類型方式把IO區(qū)數(shù)據(jù)與UDT中數(shù)據(jù)一 一對(duì)應(yīng)，1215CPU中輸入輸出分別占用6個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這樣建立如下圖所示UDT。

圖14 UDT設(shè)置

在默認(rèn)變量表中分別定義輸入、輸出、傳輸區(qū)1、傳輸區(qū)2所對(duì)應(yīng)的IO數(shù)據(jù)區(qū)，這樣就可以使用MOVE指令來整體傳輸了。

同樣DB塊的數(shù)據(jù)也可以通過這種方式進(jìn)行傳輸。

圖15 程序編寫

這樣1217控制器可以直接控制1215智能IO設(shè)備上的Q區(qū)數(shù)據(jù)，同時(shí)讀取I區(qū)數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果如下：

圖16 測(cè)試結(jié)果