西门子 S7-1200 系列二十二：TIA Portal中GSD文件安装删除及分布式IO配置使

一

分布式IO说明

S7-1200 中央机架最大扩展 8 个数字量和模拟量模块，如果超过该数量可通过 分布式IO进行扩展；PLC和分布式IO系统一起使用，可提高系统的灵活性和可靠性；
分布式IO系统通常包括以下组件：

• 输入/输出模块：这些模块直接与现场的传感器和执行器相连，负责收集输入信号（如温度、压力、流量等）并将输出信号（如控制阀门、电机启停等）发送到现场设备。
  
• 通信接口：分布式IO模块通常通过工业以太网、现场总线或其他专用通信网络与PLC主控制器通信。这些通信接口负责在分布式IO模块和PLC之间传输数据。
  
• 电源模块：为分布式IO模块提供稳定的电源供应。
  
• 控制器：PLC主控制器负责处理输入信号，执行控制逻辑，并生成输出信号。它可以是一个单独的物理设备，也可以是集成在分布式IO系统中的模块。
  

分布式IO的优势包括：

• 减少布线：由于输入/输出模块可以放置在靠近现场设备的位置，这样可以减少大量的布线，降低安装和维护成本。
  
• 提高响应速度：分布式IO可以更快地响应现场设备的变化，因为它减少了信号传输的距离。
  
• 增强系统可靠性：分布式IO系统可以通过冗余设计提高系统的可靠性，即使某个模块发生故障，其他模块仍然可以正常工作。
  
• 提高系统灵活性：分布式IO系统可以根据生产过程的需要轻松地添加或移除模块，提高了系统的灵活性。
  
• 易于扩展：随着生产过程的扩展，可以通过添加更多的分布式IO模块来扩展系统，而不需要重新设计整个控制系统。
  

在选择分布式IO系统时，应该考虑以下几个关键因素：

• 通信协议：分布式IO系统支持的通信协议必须与主控制器兼容。常见的通信协议包括以太网/IP、PROFINET、Modbus TCP/IP、CAN、Profibus等。选择与现有系统或设备兼容的协议非常重要。
  
• 系统的可扩展性：系统应该能够轻松地扩展，以适应未来的需求变化。这意味着可以添加更多的IO模块或设备，而不会影响系统的整体性能。
  
• 距离和范围：考虑IO模块与主控制器之间的最大距离，以及信号在传输过程中的衰减。选择能够覆盖所需范围的分布式IO系统。
  
• 环境适应性：分布式IO系统应该能够适应各种工业环境，包括温度、湿度、振动、电磁干扰等。确保所选系统符合现场环境要求。
  
• 冗余和可靠性：在高可靠性要求的应用中，系统应该支持冗余配置，如双网络路径、双电源等，以确保在一个组件或路径失败时系统仍然可用。
  
• 数据传输速度和延迟：对于实时控制应用，数据传输速度和延迟是关键因素。确保分布式IO系统能够提供所需的数据更新速率和响应时间。
  
• 安装和维护：考虑系统的安装复杂性、维护需求和可能的停机时间。选择易于安装和维护的系统可以减少成本和停机时间。
  
• 成本效益：评估系统的总体拥有成本，包括初始投资、运营成本、维护费用和未来的升级成本。
  
• 支持和生态系统：选择一个有良好技术支持和广泛生态系统支持的分布式IO系统，以确保长期的可用性和兼容性。
  
• 安全性和合规性：确保分布式IO系统符合相关的工业标准和安全规范，如IEC 61508、IEC 62443等，特别是对于涉及关键基础设施的应用。
  

二

GSD安装和删除

对于西门子系统来讲，分布式IO主要使用PROFIBUS 或 PROFINET 通讯，在使用时需要配置GSD文件（所有支持profibus或profinet设备，都有对应的GSD文件）；GSD（General Station Description）文件是一个用于配置和描述通信参数的文件，在配置Profibus或Profinet网络时，GSD文件被导入到网络配置工具中。
GSD文件中通常包含以下信息：

• 设备名称：制造商和设备的名称。
  
• 设备类型：设备的分类，如IO设备、编程设备等。
  
• 通信参数：如波特率、传输速率、最小循环时间等。
  
• 硬件参数：如输入/输出数量、诊断数据、模块化设备的信息等。
  
• 支持的服务：设备支持的网络服务，如报警、诊断、实时等。
  
• 参数和限制：如电压范围、温度范围、设备尺寸等。
  

对于西门子分布式IO，基本已经全部集成在TIA Portal中，可以直接使用；但是，对于第三方分布式IO或者IO设备，则使用时需要安装GSD文件；GSD文件安装和删除参见以下步骤(以魏德米勒 UR20分布式IO举例)：

• 获取分布式IO或IO设备对应的GSD文件，可通过官网或供应商获取；
  
• 在 TIA PORTAL 软件中菜单栏选择“选项”>“管理通用站描述文件(GSD)”可安装或删除已经安装完成的 GSD 文件
  
  image-20240624161738451
  
• 从“源路径”选择要安装 GSD 文件的文件夹，从所显示 GSD 文件的列表中选择要安装的一个或者多个文件，单击“安装”按钮
  
  image-20240624163627886
  
• 安装完成后，即可在硬件目录中查看；
  
  image-20240624163913157
  
• 要删除已经安装完成的 GSD 文件，只需同安装一样进入管理通用站描述文件，勾选需要删除的GSD文件，点击删除即可；（删除完成后，将不再硬件目录中显示）
  
  image-20240624164136873
  

三

分布式IO使用

分布式IO GSD文件安装完成后，即可根据需要配置分布式IO，以上面魏德米勒UR20 profinet 为例(其它品牌使用类似)说明如何使用和组态分布式IO，步骤如下：

• 打开TIA Portal中设备网络视图，并将设备接口拖入网络视图中
  
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• 为分布式IO设备配置IP参数及设备名称(IP和设备名称都不可重复)
  
  image-20240624165259820
  
• 将控制器分配给Profinet网络
  
  image-20240624165449660分配完成：
  
  image-20240624165509967
  
• 双击分布式IO设备，进入设备视图，根据需求为该分布式IO设备配置IO通道；从右侧硬件目录中将Module拖入到分布式IO接口卡槽中；
  
  image-20240624165823310
  
• IO地址在插入时默认自动生成，也可为插入的卡槽手动分配地址，注意地址是唯一的
  
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• 右键选择分布式IO，选择分配设备名称
  
  image-20240624170559855
  
• 在分配profinet设备名称中，选择对应网络适配器(网卡),点击更新列表，选择对应的设备(小编通常按照MAC地址区分)点击分配名称；
  
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• 分布式IO配置完成；
  

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