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操作指南

PROFINET智能设备使用入门(Portal V11)

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5.0 分
  • 通信(通讯)
  • V11
  • S7-200
  • PROFINET
  • io
  • PORTAL
  • 变量
文档编号:A0634| 文档类型:操作指南| 发布时间:2024年01月31日
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1 PROFINET 智能设备功能 1.1 简介......

1 PROFINET 智能设备功能

1.1 简介

       智能设备(I Device)功能使CPU 不但可以作为一个智能处理单元处理生产工艺的某一过程,而且可以和 IO 控制器之间交换过程数据。该 PN 设备可以同时作为 IO 控制器和 IO 设备。智能设备功能简化了与 IO 控制器的数据交换以及对 CPU  操作。智能设备可作为  IO  设备链接到上层IO  控制器。参考图 1 智能设备功能。



图1 智能设备功能

图1中作为智能设备的SIMATIC CPU/CP 不仅能处理下层分布式I/O 的数据,而且能将数据传递给上层的I/O 控制器。

1.2 智能设备的应用领域与优势

       智能设备的应用领域:

       ●   分布式处理

       可以将复杂自动化任务划分为较小的单元/子过程。这使得过程可管理,从而简化了      子任务。

       ●   单独的子过程

       通过使用智能设备,可以将分布广泛的大量复杂过程划分为具有可管理接口的多个

子过程。这些子过程存储在各个  STEP 7  项目中,而这些项目经过合并可形成一个总的项目。  

       ●   专有技术保护

       为了对智能设备进行接口描述,各个系统部分只能通过一个  GSD  文件来提供,而不是通过 STEP 7 项目来提供。用户程序的专有技术不再会被公开。

2 PROFINET 智能设备功能组态

下面介绍PROFINET智能设备功能的配置方法,参考图 2 PROFINET网络结构。



图2 PROFINET 网络结构

       IO控制器 CPU1214C V2.1连接SCALANCE 414-3E交换机和一个以及IO设备 CPU315-2 PN/DP v3.2构成一个PROFINET IO系统1。IO设备CPU315-2PN/DP v3.2同时作为PROFINET IO系统2的IO控制器连接一台IO设备ET200S IM151-3 PN (6ES7 151-3BA23-0AB0) v7.0。CPU315-2 PN/DP就是这个系统中的智能设备。

2.1 PROFINET 系统组态

首先在TIA Portal V11 SP2的“Portal View”中选择“新建项目”创建一个新项目,对S7-1200进行硬件组态,选择对应的订货号,这里使用的是6ES7214-1AE23-0XB0,版本是V2.1。参考图3 选择订货号。



图3 选择订货号

将该订货号直接拖到网络视图中,然后点击CPU 模块,在“属性”〉“常规”的名称中设置控制器名称。参考图4 S7-1200 设置设备名称。



图4 S7-1200 设置设备名称

双击该模块进入设备视图。在设备视图中可以进行S7-1200 系统的硬件配置。参考图5 S7-1200 设备视图。


图5 S7-1200 设备视图

在设备视图中可以看到整个S7-1200  CPU 的图形。点击以太网口图标,在下面的PROFINET 接口属性中,选择“常规”〉“以太网地址”,然后在右侧选择“在项目中设置IP 地址”,设置IP 地址和子网掩码。参考图6 设置1200 以太网地址。


图6 设置1200 IP 地址

这样就完成了S7-1200 CPU 的硬件组态。然后需要对CPU 315-2 PN/DP 进行硬件组态。在硬件列表中选择订货号,参考图7 CPU 315 选择订货号。



图7 CPU 315 选择订货号

将该订货号拖入网络视图中,然后点击CPU 模块,在“属性”〉“常规”的名称中设置智能设备名称。参考图8 CPU 315 设置设备名称。


图8 CPU 315 设置设备名称

双击该模块进入CPU 315-2PN/DP设备视图。参考图9 CPU315 设备视图。


图9 CPU 315 设备视图

点击CPU 模块上的以太网口图标,然后在PROFINET 接口“属性”〉“常规”中选择“以太网地址”,在右侧选择“在项目中设置IP 地址”,然后为CPU 315 设置 IP 地址。注意要与1200 CPU 的IP 地址在同一个网段,且地址不能重复。参考图10 设置CPU 315-2PN/DP 以太网地址。


图10 设置CPU 315-2PN/DP 以太网地址

再进入网络视图,添加IM 151-3 PN,订货号为6ES7 151-3BA23-0AB0,参考图11 IM151-3 PN 选择订货号。



图11 IM151-3 PN 选择订货号

双击IM151-3 PN,进入该设备视图进行硬件配置,根据实际的配置插入电源模块和DI、

DO模块,参考图12 IM151-3 PN 硬件配置。


图12 IM151-3 PN硬件配置

点击IM151-3 PN 模块的图标,然后在IM 151-3“属性”〉“常规”的“名称”中定义该接口模块的设备名称“ET200S 151-3”,参考图13 IM151-3 PN 设置设备名称。


图13 IM151-3 PN 设置设备名称

设置设备名称后,需要给IM151-3 PN 设置IP 地址,在网络视图中点击IM151-3 PN以太网口,然后在“属性”〉“常规”〉“以太网地址”中设置IP 地址“192.168.0.15”。参考图14 设置IM 151-3 PN IP 地址。


图14 设置IM 151-3 IP 地址

在网络视图中将IM151-3 PN 分配给CPU 315-2PN/DP,CPU 315-2PN/DP作为IM151-3 PN 的控制器,参考图15 控制器分配。



图15 控制器分配

这样在设备视图中可以看到IM151-3 PN 占用 CPU 315-2PN/DP 的I/O 地址。参考图 16 IM151-3 PN I/O 地址。


图 16 IM151-3 PN I/O 地址

然后在网络视图中,点亮PN/IE_1网络,用鼠标右键给IM151-3 PN 分配设备名称。参考图17 设备名称分配



图17 设备名称分配

在弹出的对话框中点击“分配名称”,分配设备名称可能需要几秒钟的时间,在这期间软件界面是禁止操作的。参考图18 分配PROFINET设备名称。


图18 分配PROFINET设备名称

这样PROFINET IO 系统 2 的配置已经完成,即 CPU 315-2PN/DP 作为智能设备与自身的IO 设备的连接已经完成。下面对PROFINET IO 系统1进行配置,需要对智能设备CPU 315-2PN/DP 分配IO 控制器 S7-1200 CPU。进入CPU 315-2PN/DP 的设备视图,在CPU “属性”〉“常规”〉“PROFINET 接口”〉“操作模式”中钩上“IO 设备”,并选择已分配的控制器“S7-1200 PROFINET interface_1”。参考图19 定义I device 的控制器。


图19 定义I device 的控制器

然后在图20 操作模式的传输区中定义I device 与控制器通信的数据区域。例如将控制器的QB2 传送给智能设备的IB0。参考图20 传输区定义。



图20 传输区定义

经过上述的操作,在项目的网络视图中得到完整的网络结构。参考图21 网络结构。



图21 网络结构

将CPU 315-2PN/DP 以及 S7-1200 的硬件配置编译后全部下载。参考图22 项目下载。



图22 项目下载


2.2 PROFINET 通信调试    

系统结构建立后,PROFINET IO控制器 S7-1200、智能设备CPU 315-2PN/DP、PROFINENTIO 设备IM151-3 PN 之间可以进行数据交换。对S7-1200 的变量QB2 赋值为1,参考图23 PROFINET控制器S7-1200变量赋值。


图23 PROFINET控制器S7-1200变量赋值

在本文配置中,PROFINET 控制器S7-1200 的 QB2 对应PROFINET 智能设备 CPU 315-2PN/DP 的 IB0,所以 CPU 315-2PN/DP IB0 的值为1;同时 CPU 315-2PN/DP 作为IM151-3 PN 控制器,也可以与IM151-3 PN进行数据交换,例如当IM151-3 PN 数字量输入点有信号输入时,智能设备CPU 315-2PN/DP的输入变量会采集到该信号。参考图24 智能设备CPU 315-2PN/DP 变量监控。


图24智能设备CPU 315-2PN/DP 变量监控

3 支持PROFINET 智能设备功能的设备

      不是所有的PROFINET IO控制器和 PROFINET IO设备都支持智能设备功能。支持此功能的PROFINET IO控制器和 PROFINET IO设备请参考如下链接:44383954

4 带有智能设备的 PROFINET IO 系统的拓扑规则

使用 IO 设备时 IO 系统的结构与组态方面的以下建议有助于保持较小的通信带宽。如果智能设备只带有一个通信端口,则智能设备连接到上位 IO 系统交换机的一个端口,将下层 IO 系统连接到交换机的另一个端口,参考图25 带一个端口的智能设备。


图25 带一个端口的智能设备

如果智能设备带有两个端口,将其中一个端口连接到上位 IO 系统交换机的一个端口,另一个端口连接下位 IO 系统,参考图26 带两个端口的智能设备。



图26带两个端口的智能设备

如果使用一个带三个或更多端口的智能设备,请按线形总线型拓扑结构将智能设备连接到

上位 IO 系统的一个或两个端口。将第三个端口连接到与线形总线型拓扑结构分开的下层

IO 系统。参考图27 带三个端口的智能设备。


图27 带三个端口的智能设备


智能设备带宽有下面的计算公式:

传输区域的带宽 + 下层 IO 系统的带宽 = 在智能设备上使用的总带宽

如果与上位控制器传输区域的地址空间过大,下层 IO 系统就不会有足够的带宽来取得较短更新时间,所以需要保持尽可能小的传输区域地址空间。

关键词
PROFINET 智能设备  Portal V11 SP2


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