實(shí)現(xiàn)兩個(gè)CPU之間的PROFINET IO通信

PN / PN Coupler —— 不在同一 TIA Portal 項(xiàng)目組態(tài)- HSP

PROFINET IO 通信不支持跨網(wǎng)段的實(shí)時(shí)通信，此外兩個(gè) PROFINET IO 控制器如果在其中沒有智能設(shè)備情況下通常也無法直接進(jìn)行 PROFINET IO 通信。此時(shí)，可以使用 PN/PN Coupler 來解決這些問題。

PN/PN Coupler 具有兩個(gè) PROFINET 接口，每個(gè)接口連接至不同子網(wǎng)。兩個(gè)子網(wǎng)彼此電氣隔離。在兩個(gè)子網(wǎng)中 PN/PN Coupler 作為兩個(gè) IO 設(shè)備分別與不同的 IO 控制器通信，兩個(gè) IO 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換就實(shí)現(xiàn)了不同 IO 控制器之間的通信。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)

本文檔要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是：S7-1200 和 S7-1500 均作為 PROFINET IO 控制器，并且兩個(gè)控制器的 IP 地址不在同一網(wǎng)段，實(shí)現(xiàn)兩個(gè) CPU 之間的 PROFINET IO 通信。S7-1200 輸出 10 個(gè)字節(jié)給 S7-1500；S7-1500 輸出 5 個(gè)字節(jié)給 S7-1200。

具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及通信角色如圖 1 所示，參數(shù)分配如表 1 所示：

圖 1. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及通信角色

表1.

要實(shí)現(xiàn)該通信，可以有 3 種方法：

1. S7-1200 和 S7-1500 在同一 TIA Portal 項(xiàng)目中：從硬件目錄中添加 PN/PN Coupler 組態(tài)

2. S7-1200 和 S7-1500 不在同一 TIA Portal 項(xiàng)目中：一方從硬件目錄中添加 PN/PN Coupler 組態(tài)，導(dǎo)出 GSD 文件給另一方組態(tài)

3. S7-1200 和 S7-1500 不在同一 TIA Portal 項(xiàng)目中：雙方都使用從官網(wǎng)下載的 PN/PN Coupler 的 GSD 文件組態(tài)

本文檔介紹第 2 種方法。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境

博途軟件：TIA Portal STEP7 Professional V18（導(dǎo)出 GSD 的項(xiàng)目軟件版本需要至少 TIA Portal V15 才可以）

硬件如表 2 所示：

表 2.

第一個(gè)項(xiàng)目組態(tài)

1. 新建一個(gè)項(xiàng)目，添加 CPU 1214 DC/DC/DC V4.6，名稱設(shè)置為 IOController1200，如圖 2 所示。

圖 2. 添加 S7-1200CPU

2. 在彈出的 S7-1200 安全設(shè)置對話框中設(shè)置，禁用保護(hù) PLC 機(jī)密的 PLC 數(shù)據(jù)；取消勾選僅支持 PG/PC 和 HMI 的安全通信；將 PLC 訪問保護(hù)設(shè)置為完全訪問權(quán)限；最終設(shè)置結(jié)果如圖 3 所示。

注意：PLC 安全設(shè)置可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置！

圖 3. 安全設(shè)置概覽

3. S7-1200 以太網(wǎng)地址設(shè)置為 192.168.0.124，如圖 4 所示。

圖 4. 設(shè)置 S7-1200 以太網(wǎng)地址

4. 在網(wǎng)絡(luò)視圖 > 硬件目錄 > 網(wǎng)絡(luò)組件 > 網(wǎng)關(guān) > PN/PN Coupler > 6ES7 158-3AD10-0XA0，雙擊或者拖拽到網(wǎng)絡(luò)視圖中，如圖 5 所示。

圖 5. 硬件目錄中添加 PN/PN Coupler

5. 在 PN/PN Coupler 的設(shè)備視圖，選中 X1 接口，在屬性 > 常規(guī)> 以太網(wǎng)地址屬性中設(shè)置 IP 地址為 192.168.0.158；取消勾選自動(dòng)生成 PROFINET 設(shè)備名稱，設(shè)置設(shè)備名稱為 pnpncpuplerx1，如圖 6 所示。

圖 6. 設(shè)置 PN/PN Coupler X1 接口 IP 地址

6. 在網(wǎng)絡(luò)視圖中，點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)，鼠標(biāo)選中 PN/PN Coupler X1 接口，點(diǎn)擊未分配三個(gè)字，在出現(xiàn)的下拉菜單中選擇 IO 控制器，選擇 IOController1200.PROFINET接口_1 作為 IO 控制器，如圖 7 所示。

圖 7. 為 PN/PN Coupler X1 接口分配 IO 控制器

7. 在 PN/PN Coupler 的設(shè)備視圖，點(diǎn)擊 X1 側(cè)模塊，屬性 > 常規(guī) > 模塊參數(shù) > 轉(zhuǎn)換映射中，即可添加傳輸區(qū)，如圖 8 所示。

圖 8. 添加傳輸區(qū)

從圖 8 中，整體看：

可以分為 PN/PN Coupler PROFINET 接口 X1 部分和 PN/PN Coupler PROFINET 接口 X2 部分；PROFINET 接口 X1 的 IO 控制器是 IOController1200 ；由于 X2 部分組態(tài)在另外一個(gè)項(xiàng)目中，所以此處顯示 X2 部分的 IO 控制器是未知，也無具體的 IQ 地址

橫向看：

傳輸區(qū)_1 實(shí)現(xiàn)的是 S7-1200 輸出 10 個(gè)字節(jié) QB2 - QB11

傳輸區(qū)_2 實(shí)現(xiàn)的是 S7-1200 輸入 5 個(gè)字節(jié) QB4 - QB9， 由于激活了數(shù)據(jù)狀態(tài)，所以多出 1 個(gè)字節(jié)

8. 添加傳輸區(qū)后，在傳輸區(qū)的下方，點(diǎn)擊導(dǎo)出按鈕， 勾選導(dǎo)出 X2 （右耦合端），選擇 GSD 文件導(dǎo)出的存儲(chǔ)路徑，點(diǎn)擊導(dǎo)出按鈕完成 GSD 文件的導(dǎo)出，如圖 9 所示。

注意：導(dǎo)出的 GSD 文件用于另外一個(gè)項(xiàng)目中對 PN/PN Coupler 的組態(tài)

圖 9. 導(dǎo)出 GSD 文件

9. 將 S7-1200 程序分別做軟件和硬件的編譯，下載至 CPU 中。

10. 對 PN/PN Coupler 的 X1 接口進(jìn)行設(shè)備名稱的分配

網(wǎng)絡(luò)視圖中，鼠標(biāo)右鍵選中 X1 側(cè)模塊， 彈出的下拉菜單中選擇分配設(shè)備名稱，如圖 10 所示。

彈出的“分配 PROFINET 設(shè)備名稱”對話框中，點(diǎn)擊“更新列表”搜索所連接的 IO 設(shè)備，如果設(shè)備名稱“ 狀態(tài)” 列顯示 “未分配設(shè)備名稱” 或者 “設(shè)備名稱不同”，點(diǎn)擊分配設(shè)備名稱，即可分配設(shè)備名稱，如圖 11 所示。

圖10. 選擇分配設(shè)備名稱

圖 11. 更新列表并分配設(shè)備名稱

第二個(gè)項(xiàng)目組態(tài)

1. 創(chuàng)建另外一個(gè)新項(xiàng)目，添加 CPU1515-2PN V2.9 ，名稱設(shè)置為 IOController1500，如圖 12 所示。

圖 12. 添加 S7-1500 CPU

2. 在彈出的 S7-1500 安全設(shè)置對話框中設(shè)置，禁用保護(hù) PLC 機(jī)密的 PLC 數(shù)據(jù)；取消勾選僅支持 PG/PC 和 HMI 的安全通信；將 PLC 訪問保護(hù)設(shè)置為完全訪問權(quán)限；最終設(shè)置結(jié)果如圖 13 所示。

注意：PLC 安全設(shè)置可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置！

圖 13. S7-1500 安全設(shè)置

3. S7-1500 以太網(wǎng)地址設(shè)置為 192.168.2.155，如圖 14 所示。

圖 14. S7-1500 以太網(wǎng)地址設(shè)置

4. 點(diǎn)擊菜單欄選項(xiàng)按鈕，點(diǎn)擊“管理通用站描述文件”，彈出的對話框中點(diǎn)擊已安裝的 GSD，在源路徑中選擇剛才導(dǎo)出 GSD 文件存儲(chǔ)的正確路徑，勾選待安裝的 GSD 文件復(fù)選框，點(diǎn)擊安裝按鈕進(jìn)行安裝，安裝完成后等待更新硬件目錄，更新完成后就可以在硬件目錄中找到該 GSD 文件了。如圖 15 所示。

圖 15. 導(dǎo)入 GSD 文件

5. 在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加 PN/PN Coupler ，查找模塊按照右側(cè)路徑：硬件目錄 > 其他現(xiàn)場設(shè)備 > PROFINET IO > Gateway > SIEMENS AG > PN/PN Coupler > PN/PN Coupler.X2 ，如圖 16 所示。

圖 16. 添加 PN/PN Coupler 模塊

6. 網(wǎng)絡(luò)視圖中，點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)擊 PN/PN Coupler GSD 文件左下角未分配，選擇 IOController1500.PROFINET 接口_1 為其 IO 控制器，如圖 17 所示。

圖 17. 為 PN/PN Coupler.X2 分配控制器

7. 在 PN/PN Coupler 的設(shè)備視圖，選中 X2 接口，在屬性 > 常規(guī) > 以太網(wǎng)地址屬性中設(shè)置 IP 地址為 192.168.2.158；取消勾選自動(dòng)生成 PROFINET 設(shè)備名稱，設(shè)置設(shè)備名稱為 pnpncpuplerx2，如圖 18 所示。

圖 18. 設(shè)置 PN/PN Coupler X2 接口 IP 地址

8. 雙擊 PN/PN Coupler X2 GSD 文件進(jìn)入其設(shè)備視圖，在設(shè)備視圖的設(shè)備概覽中可以查看到傳輸區(qū)，可以根據(jù)需要調(diào)整輸入輸出區(qū)的起始地址，如圖 19 所示

圖 19. 查看調(diào)整傳輸區(qū) IQ 地址

9. S7-1500 項(xiàng)目硬件和軟件分別編譯，將程序下載至 CPU 中。

10. 為 PN/PN Coupler.X2 分配設(shè)備名稱，可以參考 PN/PN Coupler.X1 的方法。

調(diào)試

1. 為 PN/PN Coupler 供電：

如對兩個(gè)連接 (PS1 / PS2) 施加電壓，則 PN/PN Coupler 自動(dòng)使用 PS1 的電壓源。一個(gè)電壓源發(fā)生故障，則 PN/PN Coupler 自動(dòng)切換到另一個(gè)電壓源。

如僅將 PN/PN Coupler 連接到一個(gè)電源，則最好將其連接到 PS1。

2. 在 S7-1200 和 S7-1500 分別創(chuàng)建監(jiān)控表，添加對應(yīng)變量，S7-1200 輸出的 10 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)值分別修改為 1 ~ 10， S7-1500 輸出的 5 個(gè)字節(jié)數(shù)值分別是 21 ~ 25， 修改數(shù)值后監(jiān)視對側(cè)接收數(shù)據(jù)正常，如圖 20 所示。

圖 20. 監(jiān)控表監(jiān)視數(shù)據(jù)交換

審核編輯：劉清