Profinet，从理论到使用详解

1 PROFINETIO概述

PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC61158）。使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。• PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。• PROFINET基于工业以太网。• PROFINET采用TCP/IP和IT标准。• PROFINET是一种实时以太网。• PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。在使用Step7 进行组态的过程中，这些现场设备（IOdevice, IO设备）制定由一个中央控制器(IOcontroller, IO控制器)。借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。IOSupervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。在PROFINET的结构中，PROFINETIO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。PROFINETIO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。所以不管您组态PROFINETIO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观


2 PROFINETIO现场设备简介

以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：• IM151-3 PN 作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。•CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。• IE/PBLINKPNIO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。• IWLAN/PBLINKPNIO将PROFIBUS设备通过无线的方式透明的连接到PROFINET的代理设备。•CP343-1用于连接S7-300到PROFINET，连接现场设备的通讯处理器。•CP443-1 Advanced用于连接S7-400到PROFINET，连接现场设备并带有集成的WEB服务器和集 成的交换机的通讯处理器。•CP1616可作为IO设备。用于连接PC到PROFINET，连接现场设备并带有集成交换机的通讯处理器。• SOFTPNIO作为IO控制器，用于运行编程器或PC的通讯软件。• STEP7用于已有的PROFIBUS进行传统方式组态PROFINET
3 PNIO组态

PROFINETIO的IO现场设备在PROFINET上有着相同的等级，在网络组态时分配给一个IO控制器。现场IO设备的文件描述定义在GSD(XML)文件。


1. 导入GSD文件，并在Step7中进行硬件组态2. 编写相关程序，下载到IO控制器中3. IO控制器和IO设备自动的交换数据3.1本例设备简介


4 PNIO的组态步骤

4.1 打开Step7软件在桌面上选择Step7图标SIMATIC Manager，并双击。


4.2 新新建建一一个个项项目目点击工具栏中的 按钮，弹出Newproject(新建项目)对话框。在Name: 栏中写入要新建的工程名，PNController_IODevice1。




点击“OK”按钮，在SIMATIC Manager中新建了该工程。


4.3 添加IOController在SIMATIC Manager左侧栏内，右键点击 ，弹出菜单，插入一个S7-300站。


将站加进程序中


点击硬件组态


右侧栏内为产品分类，点击SIMATIC 300图标的+号。找到RACK300的机架Rail，用鼠标拖拽到左上侧的空白栏内。


在这个机架中添加IO控制器的CPU模块，找到CPU-300的CPU315-2PN/DP的版本V2.6，使用鼠标拖拽到机架的2号槽中。


加进去的时候弹出网络配置，点击“NEW”按钮，增加新网络。






点击OK,可以看到PLC已经添加完成，并且在软件里可以看到PROFINET的标志。


4.5 对IODevice进进行行硬硬件件组组态态在这个子网Ethernet(1)中，配置另外两个IO设备站，配置IO设备站与配置PROFIBUS从站类似。同样在右侧的栏内找到需要组态的PROFINETIO的ET200S的标识，并且找到与相应的硬件相同的订货号的ET200S接口模块。


用鼠标双击(1)IM151-3图标，弹出该ET200S的属性界面。可以看到对于ET200S的简单描述，订货号，设备名称，设备号码和IP地址。其中Device Name设备名称可以根据工艺的需要来自行修改，这里改为ET200S1。Device Number设备号码用于表示设备的个数。IP地址也可以根据需要来修改。这里使用默认状态192.168.0.2。点击OK按钮，关闭该对话框。




使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择其它ET200S的模块添加到IO设备的模块列表中。


使用同样的方式组态另一个ET200S站，并改其Device name为ET200S2。也可以使用鼠标点击ET200S1的图标，加上Ctrl键，复制出另一个ET200S2站。因为实际的组态中两个ET200S的硬件组态是相同的。IP地址保持默认状态，192.168.0.3。可以看到DI模版地址分别为2.0至2.3，3.0至3.3。DO模板的地址分别为2.0至2.1，3.0至3.1。点击工具栏 图标，完成对该项目的硬件组态完成编译和保存。


4.6 编编写写用用户户程程序序在SIMATIC Manager中，依照等级次序，点击+号至Blocks。


可以看见右侧栏内的OB1，双击OB1，进入LAD/STL/FBD的编程界面中。使用STL语言编程。根据在硬件组态中的ET200S两个站的DI，DO模板地址，在Network1中，对ET200S1进行数据读写；在Network2中，对ET200S2进行数据读写。点击工具栏进行保存。


4.7 设置PG/PC接口对于PROFINET的组态下载和调试，使用TCP/IP协议，所以在SIMATIC Manager中选择Options菜单，选择“Set PG/PCInterace...”


选择TCP/IP->Intel(R) PRO/1000MT...接口参数。其中Intel(R) PRO/1000MT...表示本台PG/PC的以太网卡。点击OK即可。


可以在SIMATIC Manager的界面的状态栏中，发现已经选择的PG/PC接口。


对本台PG/PC作为IOsupervisor，通过一根FC标准以太网线连接SCALANCEX206-1交换机。双击本地网络连接图标 ，给本机设置IP地址192.168.0.100。注意要使各台PN设备要在同一个网段上192.168.0.0。


4.8 设置IO设备名


从图中看到两个ET200S站的一些信息。IP地址，由于没有下载PLC的硬件组态，故没有IP地址。MAC地址，是ET200S的PN接口模块在出厂时固化的硬件地址，不能修改。设备类型，此时指示在Ethernet(1)上的PNIO的类型均为ET200S。设备名，目前在ET200S的MMC卡中没有存储任何信息。通过下拉菜单指示硬件组态的ET200S的设备名称为ET200S1，根据不同的MAC地址，通过鼠标选择不同ET200S设备。选择MAC地址为08-00-06-6B-F7-A6的ET200S，通过“ASSIGN NAME”按钮，给其命名ET200S1


ET200S1的MAC地址在IM151-3的接口模块上，打开接口模块的前盖，可以看见相应的MAC地址。




ET200S2的MAC地址在IM151-3的接口模块上，打开接口模块的前盖，可以看见相应的MAC地址.来查看组态的设备名是否正确。绿色的√，表示正确。


设置完毕后保存和编译刚刚的组态。4.9 下下载载硬硬件件组组态


点击OK下载。会弹出一个对话框，询问是否给IO控制器的IP地址设置为192.168.0.1。点击yes。


让PLC运行即可4.10 下下载载用用户户程程序序在SIMATIC Manager中用鼠标点击左侧栏内的Blocks。


点击工具栏中的按钮，下载用户程序.4.11 测测试试用用户户程程序序然后，双击OB1，打开用户编程界面。用鼠标点击工具栏中的眼镜图标，进行在线测试用户程序。在线后，编程界面的标题栏，状态栏显示绿色。并且在程序窗口的右侧，出现程序指令的状态字。在STANDARD的栏下表示的是各个字的在线值。由于对于此位置的在线值，不能以二进制形式表示，那么也就不能清晰的显示二进制DI和DO的信号状态。可以使用变量表的方式来观察。


在SIMATIC Manager中的右侧栏的空白处，单击鼠标右键，弹出插入变量表的菜单。


保持默认名字VAT_1，点击OK。


在SIMATIC Manager中出现名字为VAT_1的变量表。双击打开。在Address栏中，添加所要观察的变量MW0，MW4；添加所要强制的变量MW2，MW6。用鼠标点击DisplayFormat栏，点击右键选择Binary方式显示。


在线观察


如果ET200S1的DI模板，有信号输入，那么相应的位会显示为1。


同样，可以强制DO模板的输出。使用鼠标在对应的Modifyvalue栏中，强制你所要的对应的输出。那么观察DO模板输出灯变亮。
5 PNIO的诊断

5.1在线诊断通过SIAMTIC Manager在线，你可以观察到系统的当前一般状态信息。包括运行，停止，故障显示等等。点击SIMATIC Manager工具栏中的"在线"图标，使其在线.


通过显示访问点，你可以看到在SIMATIC Manger的右侧栏内的PROFINET设备状态。用鼠标点击SIMATIC Manager中工具栏的“configure network”图标。


通过硬件诊断，你可以快速的查找出现故障的模块的信息。打开HWConfig界面，在该界面的工具栏内点击 图标，使其在线。


通过双击故障设备图标，查找故障信息。双击ET200S1图标。可以快速的查找故障原因。


通过双击CPU315-2PN/DP图标，可以在Diagnostic Buffer中查找CPU停机的诊断信息。


本文转自《头条号/电气自动化应用》