以下内容节选自机械工业出版社出版的西门子自动化技术丛书----《SIMATIC S7- 1500 与 TIA博途软件使用指南》， 作者崔坚。更多更详细的内容请您参考《SIMATIC S7- 1500 与 TIA博途软件使用指南》一书。

工业以太网与PROFINET--- PROFINET IO设备的配置与更换

• 9.4.8配置PROFINET IO设备

    S7-1500 系列中所有CPU都集成PROFINET接口，可以连接带有PROFINET IO接口的远程I/O站点，例如ET 200M、ET 200MP、ET 200S和ET 200SP等设备。

    由于PROFINET IO用以替代PROFIBUS-DP，配置方式和方法与PROFIBUS-DP类似。下面以PROFINET IO RT为例介绍配置步骤：

1)   在TIA 博途软件中，添加新设备，例如CPU1513-1PN。然后进入网络视图，可以看到刚刚创建的CPU站点，在硬件目录窗口中点击打开“分布式I/O”，选择需要的站点并拖放到网络视图中。

2)   鼠标点击CPU的以太网接口，保持按压状态并拖拽到IO设备的通信接口，出现连接标志后释放鼠标，这样就建立了连接，如图9-54所示。建立连接后，在IO设备的图标上带有IO控制器的标识，例如“PLC_1”。然后在设备视图中为每个站点插入I/O模块。

 图9- 54连接PROFINET IO站点

3)   由于PROFINET IO不支持IP路由，所以在添加IO设备时，其以太网接口的IP地址自动与IO控制器划分在相同的网段。点击以太网接口，在属性界面中可以修改IP地址，如图9-55所示。IP地址只用于诊断和通信初始化，与实时通信无关。IO设备没有拨码开关，PROFINET设备名称是IO设备的唯一标识。缺省情况下，设备名称由系统自动生成，但也可以手动定义一个便于识别的设备名称。设备名称需要在线分配给配置的设备。设备编号用于诊断应用，它相当于PROFIBUS-DP的站号。如果在PROFINET使用IE/PB Link网关连接PROFIBUS-DP站点，系统也会为该网关分配一个唯一的设备编号（也可以将PROFIBUS站地址作为设备编号）。

图9- 55配置IO设备的IP地址和设备名称

4)   在IO控制器的以太网接口属性中，点击“高级选项”—〉“实时设定”—〉“IO通信”标签，设定PROFINET IO网络最小发送时钟，示例中为0.5ms，如图9- 56所示。

图9- 56在IO控制器中设置公共发送时钟

5)   以同样的方式配置IO设备的更新时间，如图9- 57所示。使用手动方式可以自定义数据的刷新时间，示例中以0.5ms为基数，可以选择“刷新时间”为2ms，这样IO控制器与IO设备按2ms的时间间隔相互发送数据。看门狗时间缺省为更新时间的3倍，表示如果在6ms没有接收到数据，判断该站点丢失。看门狗时间可以根据需要进行设置，例如，使用介质冗余协议时，典型的网络重构时间为200ms，需要将看门狗时间设置为大于200ms。

  注意：

    与PROFIBUS-DP相比，每个IO设备都可以设置独立的刷新时间。可设置的最小刷新时间与IO控制器的端口带宽和每个IO设备的时间延迟（系统自动计算）有关。最小刷新时间对应IO设备的某个最大个数，如果IO设备数量超过这个最大个数，将按以下规则定义各站点的刷新时间：站点号为最大数-超出个数+1的站点至站点号为最大数+超出个数的站点的刷新时间将加倍；站点号小于等于最大数-超出个数的站点的刷新时间仍为最小刷新时间。例如1ms刷新时间的最大站点数为100个，新加入一个站点后，第100、101个站点的刷新时间为2ms，前99个站点的刷新时间为1ms；如果再增加一个站点，第99、100、101、102站点的刷新时间为2ms，前98个站点的刷新时间为1ms，依此类推。

 图9- 57配置IO设备的刷新时间

6)   配置完成后，需要为每一个IO设备在线分配设备名称。在网络视图中鼠标点击PROFINET网络，右键选择“分配设备名称”，弹出界面如图9- 58所示。

 图9- 58为分配IO设备分配设备名称

     选择在线接口，然后在“PROFINET设备名称”中选择已经配置的站点，例如 “ET200SP_2”，在“网络中的可访问节点”窗口中选择实际的站点（通过IO设备接 口模块的MAC地址识别实际的站点，也可以选择“闪烁LED”，通过LED指示灯的闪烁识别）。点击“分配名称”按钮分配设备名称。在状态栏可以查看是否分配成功，如果之前下载了CPU的硬件配置，分配成功后，IO控制器将自动为IO设备分配IP地址。

7)   将配置信息下载到CPU后，通信建立。

• 9.4.9无需存储介质更换 IO 设备

        与PROFIBUS-DP从站相比，PROFINET IO设备没有拨码开关，必须使用编程器在线分配设备名称。早先推出的IO设备中带有存储卡，可以存储分配的设备名称。如果IO设备发生故障时，只需将存储卡插入新换的IO设备中即可，达到快速更换IO设备的目的。现在的IO设备不带存储卡，在更换有故障的设备时，不需要再使用存储卡传递设备名称。为此，PROFINET提供了另外一种快速更换IO设备的解决办法。

这种方法是由IO控制器为IO设备在线分配设备名称，为此IO控制器必须从网络拓扑（设备间的相邻关系）识别不同的IO设备。下例中描述了IO控制器分配设备名称的原理，PROFINET IO网络拓扑如图9- 59所示。

 图9- 59  PROFINET IO网络拓扑

       IO控制器S7-1500 CPU使用端口P2连接IO设备A的端口P1，IO设备A使用端口P2连接到IO设备B的端口P1上，经过配置后，这些网络拓扑信息存储于CPU中。如果IO设备B发生故障，替换的IO设备需要复位到出厂设置值（如果全新则不需要），即该IO设备没有设备名。当替换的设备接入到PROFINET IO网络中，IO控制器发送DCP报文识别此IO设备。由于该设备没有设备名，IO控制器不能收到DCP识别的响应。然后IO控制器会发送DCP识别别名（Port-002.IM151-3PN），IO设备会响应DCP别名请求。最后IO控制器判断该替换设备信息是否正确，如果正确，便将设备名称通过DCP设置分配给替换设备，通信重新建立。设备名称的分配过程如图9- 60所示。

 图9- 60设备名称的分配过程

      下面以示例的方式介绍配置过程：

1)   参考章节9.4.8配置PROFINET IO设备。

2)   点击CPU的以太网接口，在属性的接口选项中查看自动分配设备名称的功能（“不带可更换介质时支持设备更换”）是否使能，如图9- 61所示。缺省状态下，该功能已使能。

 图9- 61使能自动分配设备名称功能

3)   进入拓扑视图，使用鼠标拖拽的方式连接端口，如图9- 62所示。网络拓扑配置必须与实际的网络连接完全一致。

 图9- 62配置PROFINET网络拓扑

4)   编译硬件配置并下载到CPU中，如果端口连接不匹配，则IO控制器与IO设备会报错。

5)   如果IM151-3B设备发生故障需要替换，首先需要保证替换设备处于出厂设置状态。新的设备都处于出厂设置状态，如果将曾经使用过的设备用作替换设备时，需要首先将它复位到出厂设置状态。为此，可在项目树中选择“在线访问”标签，然后选择正在使用的以太网卡，鼠标双击“更新可访问的设备”，浏览网络设备，选择要替换的设备并进入“在线和诊断”界面，点击“重置为出厂设置”按钮恢复出厂设置，如图9- 63所示。

 图9- 63恢复设备工厂设置

6)   插入新模块后，CPU自动识别并建立通信，设备的维护变得非常简单。

• 9.4.10允许覆盖 PROFINET 设备名称模式

固件版本 V1.5及更高版本的S7-1500CPU可以覆盖IO 设备的PROFINET设备名称，在替换有故障的IO设备时无需替换设备恢复到出厂设置。也就是说，即使替换设备带有不同的设备名称，也可以直接更换有故障的设备，而不需要先将其恢复工厂设置。这种方式使IO设备的更换变得更加简单，节省了现场维护的时间。要使用此功能，需要在CPU以太网接口属性中使能“允许覆盖所有已分配IP设备名称”选项，如图9- 64所示。

图9- 64允许覆盖 PROFINET 设备名称模式

       在一些特定的场合，更换IO设备时需要注意设备运行的安全性。如图9- 65所示，设备A、B为相同的设备类型，例如ET200S，如果替换设备后，PROFINET电缆连接错误，就会造成设备A和设备B的设备名称互换，站点上I/O地址将发生变化，可能会对人身和设备造成伤害。

 图9- 65PROFINET接线错误后的危险性