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西門子PLC-S7-1200 之間 Profinet IO 通信

智能設備功能概述

CPU 的"I-Device"（智能設備）功能簡化了與 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處理單元）。智能設備可作為 IO 設備鏈接到上位IO 控制器中，預處理過程則由智能設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行預處理，并提供給 IO 控制器。

 

圖1. 網(wǎng)絡架構(gòu)

智能設備的應用領(lǐng)域：

分布式處理

可以將復雜自動化任務劃分為較小的單元或子過程，這樣簡化了子任務的同時也優(yōu)化了項目管理。 

單獨的子過程 

通過使用智能設備，可以將分布廣泛的大量復雜過程劃分為具有可管理的多個子過程。 必要的話，這些子過程可存儲在單個的 TIA 項目中，這些項目隨后可合并在一起形成一個主項目。 

專有技術(shù)保護 

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

智能設備的優(yōu)勢：

簡單鏈接 IO 控制器。

實現(xiàn)IO 控制器之間的實時通信。

通過將計算容量分發(fā)到智能設備可減輕 IO 控制器的負荷。

由于在局部處理過程數(shù)據(jù)，從而降低了通信負載。

可以管理單獨 TIA 項目中子任務的處理 。

智能設備可以作為共享設備。

S7-1200 CPU 之間組態(tài)智能設備

S7-1200 V4.0及以上版本開始支持智能 IO 設備功能。本示例中介紹1200 CPU之間如何進行智能設備PROFINET通信，分別在相同項目和不同項目下進行組態(tài)，實驗環(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

設備角色及地址：

表1 設備角色及地址

模塊	設備類型	設備名稱	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設備	I-Device	192.168.0.2	255.255.255.0

S7-1200 智能設備在相同項目下組態(tài)

STEP 1：創(chuàng)建 TIA Portal 項目并進行接口參數(shù)配置

使用TIA V15.1創(chuàng)建一個新項目，進入網(wǎng)絡視圖添加表1列出的所有設備，并進入各個設備以太網(wǎng)地址選項分別設置子網(wǎng)、IP地址以及設備名稱。

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設備，需要將其操作模式改為IO設備，并且分配給對應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控制器進行分配”復選框，可指定是由智能設備本身還是由上位 IO 控制器設置接口和端口。

智能IO設備還支持優(yōu)先啟動，勾選后加快IO設備的啟動速度，詳情請了解優(yōu)先啟動相關(guān)功能。

圖3. 操作模式

進入傳輸區(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：項目編譯、下載、測試

分別編譯下載兩個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. 測試結(jié)果

S7-1200 智能設備在不同項目下組態(tài)

STEP 1：創(chuàng)建 TIA Portal 項目并進行接口參數(shù)配置

分別創(chuàng)建2個不同項目，一個項目添加1217C，另一個項目添加1215C，進入表1中各個設備以太網(wǎng)地址選項分別設置子網(wǎng)、IP地址以及設備名稱。

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設備，需要將其操作模式改為IO設備，由于控制器未在同一項目，這里選擇未分配。

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

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

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

圖7. 操作模式

STEP 3：項目編譯后導出GSD文件

這里注意導出GSD之前需要正確編譯項目的硬件配置，不然導出選項是灰色的，無法選擇。導出GSD文件選項可以由用戶設置GSD文件名稱的標識部分（GSD文件名稱的版本、廠商、日期等部分為默認設置），然后選擇存儲路徑并導出文件。注意導出的GSD文件不要修改文件名稱，不然會造成無法導入項目中。

圖8. 導出GSD文件

STEP 4：導入GSD文件

進入主站項目管理GSD文件視圖，選擇存儲GSD文件源路徑，在路徑下選擇需要安裝的文件進行安裝。

圖9：導入GSD文件

STEP 5：添加智能IO設備

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

圖10：添加IO設備

STEP 6：項目編譯、下載、測試

分別編譯下載兩個項目中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：實驗測試

常見問題

1. 控制器診斷緩沖區(qū)報“IO設備故障-找不到IO設備”？

這是因為控制器無法與智能IO設備取得通信，可以通過以下方式查找故障原因。

（1）確認網(wǎng)絡是否是通的，可以使用Ping命令檢測網(wǎng)絡通斷。如果中間經(jīng)過交換機還要保證交換機支持DCP協(xié)議。

（2）檢查智能IO設備的名稱與源項目名稱是否一致。

（3）確認智能IO設備的硬件和軟件是否已經(jīng)下載。

圖12：網(wǎng)絡視圖報錯

2. 控制器如何控制智能設備上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 一對應，1215CPU中輸入輸出分別占用6個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這樣建立如下圖所示UDT。

圖14 UDT設置

在默認變量表中分別定義輸入、輸出、傳輸區(qū)1、傳輸區(qū)2所對應的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設備上的Q區(qū)數(shù)據(jù)，同時讀取I區(qū)數(shù)據(jù)。測試結(jié)果如下：

圖16 測試結(jié)果