S7-1200 和 CP343-1 的 Profinet 通信(S7-1200 作为 智能 IO 设备)

S7-1200 V4.0 及以上固件版本的 CPU 支持智能 IO 设备功能,故可使用 S7-1200 作为智能 IO 设备和 CP343-1 进行 Profinet 通信。本例中将 CP343-1 作为 IO 控制器,连接作为智能 IO 设备的 S7-1200 CPU 实现 Profinet 通信;下面详细介绍使用方法。

CP343-1 版本要求:

硬件:

  1. CPU 1215C DC/DC/DC,V4.5
  2. CPU 315-2PN/DP,V3.2 + CP343-1,V3.1

软件:

  1. TIA PORTAL V17
  2. Step7 V5.7

CP343-1 的 PN 接口连接 S7-1200 的 PN 接口,这种方式可以分 3 种情况来操作,具体如下:

  1. 第一种情况:CPU 1215C 和 CPU 315 使用 TIA PORTAL 编程,在同一个项目中操作。
  2. 第二种情况:CPU 1215C 和 CPU 315 使用 TIA PORTAL 编程,在不同项目中操作。
  3. 第三种情况:CPU 1215C 使用 TIA PORTAL 编程,而 CPU 315 使用 Step7 编程。

1. 第一种情况(CPU 1215C 和 CPU 315 使用 TIA PORTAL 编程,在同一个项目中操作)

CP343-1 作为 IO 控制器,CPU 1215C 作为 IO 设备,使用 TIA PORTAL 在一个项目中编程,详细步骤如下。

1-1 使用 TIA PORTAL 创建 S7-300 站 点

使用 TIA PORTAL 创建一个新项目,并通过"添加新设备"组态 S7-300 站 PLC_1,选择 CPU 315-2 PN/DP, 添加 CP343-1, 并设置 IP 地址, 确认设备名称,本示例中设备名称是 plc_1.cp343-1_1,如图 1 所示。

图 1. 在新项目中插入 S7-300 站

在“操作模式”选项中确认 CP343-1 的操作模式。 如图 2 所示。

图 2. 选择 CP343-1 操作模式

1-2 使用 TIA PORTAL 创建 S7-1200 站

使用 TIA PORTAL 创建一个新项目,并通过“添加新设备”组态 S7-1200 站 PLC_2,选择 CPU 1215C DC/DC/DC;设置 IP 地址,并确认设备名称,本示例中设备名称是 PLC_2。如图 3 所示。

图 3. 在新项目中插入 S7-1200 站

S7-1200 作为 IO 设备,需要将其操作模式设置为 IO 设备,并将 IO 设备分配给控制器 PLC_1.CP343-1_1。如图 4 所示。

图 4. S7-1200 设置为 IO 设备

然后,在“智能设备通信”的“传输区”创建 IO 通信区,控制器的 QB10~14 共计 5 个字节传送到 IO 设备的 IB10~14 ;控制器的 IB10~14 共计 5 个字节读取来自 IO 设备的 QB10~14。如图 5 所示。

图 5. 创建 IO 通信区

1-3 编程、下载

本例中,CP343-1 作为 IO 控制器,需要在 OB1 中编程调用 PNIO_SEND 和 PNIO_RECV 进行数据读写。如图 6 所示。

图 6. CPU 315 中编程

CALL “PNIO_SEND”    
CPLADDR :=256 // CP 模板起始地址
MODE :=0

// 工作模式:
当 CP343-1 仅作为 IO 控制器或 IO 设备时,设为 0;
当 CP343-1 同时作为 IO 控制器和 IO 设备时,设为 1

LEN :=15 // 要发送的数据区长度;该长度始终是从数据区地址 0 开始计算
SEND :=P#M100.0 BYTE 15 // 发送数据区
IOCS :=P#M150.0 BYTE 10

// 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于 LEN 参数中的长度。
以程序段 1 为例,共发送 15 个字节,每个字节需要 1 个位,所以共需要 15 位,即至少需要 2 字节。

DONE :=%M0.0 // 为 1 时,无错误完成该作业
ERROR :=%M0.1 // 为 1 时,有故障发生
STATUS :=%MW2 // 状态代码
CHECK_IOCS :=%M0.3

// 0:所有 IOCS 均设置为 GOOD
// 1:至少一个 IOCS 设置为 BAD

 

CALL “PNIO_RECV”    
CPLADDR :=256 // CP 模板起始地址
MODE :=0 // 工作模式:
当 CP343-1 仅作为 IO 控制器或 IO 设备时,设为 0;
当 CP343-1 同时作为 IO 控制器和 IO 设备时,设为 1
LEN :=15 // 要接收的数据区长度;该长度始终是从数据区地址 0 开始计算
RECV :=P#M200.0 BYTE 15 // 发送数据区
IOPS :=P#M250.0 BYTE 10

// 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于 LEN 参数中的长度。
以程序段 2 为例,共接收 15 个字节,每个字节需要 1 个位,所以共需要 15 位,即至少需要 2 字节。

NDR :=%M1.0 // 为 1 时,无错误完成该作业
ERROR :=%M1.1 // 为 1 时,有故障发生
STATUS :=%MW4 // 状态代码
CHECK_IOPS :=%M1.2

// 0:所有 IOPS 均设置为 GOOD
// 1:至少一个 IOPS 设置为 BAD

ADD_INFO :=%MW6 // 附加诊断信息;具体请查看指令帮助信息

CPU 315-2 PN/DP 作为 IO 控制器,需要调用 OB83 和 OB86(防止控制器无法正常连接作为 IO 设备的 S7-1200 时,出现的停机现象),如图 7 所示。

图 7. 编程调用 OB83 和 OB86

检查无错误后,最后分别将 PLC_1 站和 PLC_2 站下载到各自的 PLC 中。

1-4 通讯测试

分别给两个站点新建监控表,添加通信数据区,监控。如图 8 所示。

图 8. 通信测试

1-6 地址对应关系的说明

CP343-1 作为 IO 控制器时,其传送地址需从 0 开始,地址对应排列关系以逻辑地址大小为序,当地址出现间隔时,没有组态的地址也将被传送,如图 9 所示,没有组态的地址区 IB0~9(QB0~9) 及其对应的 MB100~109(MB200~209) 也将被传送,因此在编写程序时 LEN 管脚对应在数据长度为 15,而不是 5,SEND 及 RECV 管脚对应的数据区也为 15 个字节,而不是 5 个字节。

图 9. 地址对应关系

2. 第二种情况(CPU 1215C 和 CPU 315 使用 TIA PORTAL 编程,在不同项目中操作)

CP343-1 作为 IO 控制器,CPU 1215C 作为 IO 设备,使用 TIA PORTAL 在不同项目中编程,详细步骤如下。

2-1 使用 TIA PORTAL 创建 S7-1200 站

使用 TIA PORTAL 创建一个新项目,并通过“添加新设备”组态 S7-1200 站 IO 设备,选择 CPU 1215C DC/DC/DC;设置 IP 地址,并确认设备名称,本示例中设备名称是 io-device。如图 10 所示。

图 10. 在新项目中插入 S7-1200 站

S7-1200 作为 IO 设备,需要将其操作模式设置为 IO 设备。如图 11 所示。

图 11. S7-1200 设置为 IO 设备,并创建 IO 通信区

然后,在“智能设备通信”的“传输区”创建 IO 通信区,控制器将传输 5 个字节到 IO 设备的 IB10~14 ;IO 设备将 QB10~14 共计 5 个字节传送给控制器。

2-2 导出 IO 设备的 GSD 文件

编译该项目,在“智能设备通信”属性的下方,找到并点击“导出”按钮,根据提示将 GSD 文件导出(注意不要修改设备名称)。如图 12 所示。

图 12. 导出 IO 设备的 GSD 文件

2-3 使用 TIA PORTAL 创建 S7-300 站

使用 TIA PORTAL 创建一个新项目,并组态 CPU 315-2 PN/DP, 添加 CP343-1 ,设置 IP 地址,并确认设备名称,本示例中设备名称是 plc_1.cp343-1_1。如图 13 所示。

图 13. 在项目中插入 S7-300 站

在 TIA PORTAL 的硬件组态界面,通过“选项”进入“管理通用站描述文件(GSD)”界面, 在源路径选择 IO 设备 的 GSD 文件存放路径。如图 14 所示。

图 14. TIA PORTAL 安装 IO 设备 的 GSD 文件

2-4 在 TIA PORTAL 中组态 IO 设备

在 TIA PORTAL 的网络视图中,将硬件目录路径:Other field devices(其他现场设备)--> PROFINET IO-->PLCs&CPs-->SIEMENS AG--> CPU 1215C DC/DC/DC --> io-device 拖拽到网络视图中,如图 15 所示。

图 15. 插入 Profinet IO 系统

然后为 IO 设备分配 IO 控制器,如图 16 所示。

图 16. 分配 IO 控制器

进入到设备视图中的设备概览设置传输区地址,如图 17 所示。

图 17. 分配传输区地址

2-5 编程、下载

本例中,CP343-1 作为 IO 控制器,需要在 OB1 中编程调用 PNIO_SEND 和 PNIO_RECV 进行数据读写。如图 18 所示。

图 18. CPU 315 中编程

CALL “PNIO_SEND”    
CPLADDR :=256 // CP 模板起始地址
MODE :=B#16#0 // 工作模式:
当 CP343-1 仅作为 IO 控制器或 IO 设备时,设为 0;
当 CP343-1 同时作为 IO 控制器和 IO 设备时,设为 1
LEN :=15 // 要发送的数据区长度;该长度始终是从数据区地址 0 开始计算
SEND :=P#M100.0 BYTE 15 // 发送数据区
IOCS :=P#M150.0 BYTE 10

// 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于 LEN 参数中的长度。
以程序段 1 为例,共发送 15 个字节,每个字节需要 1 个位,所以共需要 15 位,即至少需要 2 字节。

DONE :=%M0.0 // 为 1 时,无错误完成该作业
ERROR :=%M0.1 // 为 1 时,有故障发生
STATUS :=%MW2 // 状态代码
CHECK_IOCS :=%M0.3

// 0:所有 IOCS 均设置为 GOOD
// 1:至少一个 IOCS 设置为 BAD

 

CALL “PNIO_RECV”    
CPLADDR :=W#16#100 // CP 模板起始地址
MODE :=B#16#0 // 工作模式:
当 CP343-1 仅作为 IO 控制器或 IO 设备时,设为 0;
当 CP343-1 同时作为 IO 控制器和 IO 设备时,设为 1
LEN :=7 // 要接收的数据区长度;该长度始终是从数据区地址 0 开始计算
RECV :=P#M200.0 BYTE 15 // 发送数据区
IOPS :=P#M250.0 BYTE 10

// 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于 LEN 参数中的长度。
以程序段 2 为例,共接收 15 个字节,每个字节需要 1 个位,所以共需要 15 位,即至少需要 2 字节。

NDR :=%M1.0 // 为 1 时,无错误完成该作业
ERROR :=%M1.1 // 为 1 时,有故障发生
STATUS :=%MW4 // 状态代码
CHECK_IOPS :=%M1.2

// 0:所有 IOPS 均设置为 GOOD
// 1:至少一个 IOPS 设置为 BAD

ADD_INFO :=%MW6 // 附加诊断信息;具体请查看指令帮助信息

CPU 315-2 PN/DP 作为控制器,需要调用 OB83 和 OB86(防止控制器无法正常连接作为 IO 设备的 S7-1200 时,出现的停机现象),如图 19 所示。

图 19.编程调用 OB83 和 OB86

检查无错误后,最后分别将两个站下载到各自的 PLC 中。

2-6 通讯测试

检查无错误后,分别给两个站点新建监控表,添加通信数据区,监控。如图 20 所示。

图 20. 通信测试

2-7 地址对应关系的说明

CP343-1 作为 IO 控制器时,其传送地址需从 0 开始,地址对应排列关系以逻辑地址大小为序,当地址出现间隔时,没有组态的地址也将被传送,如图 21 所示,没有组态的地址区 IB0~9(QB0~9) 及其对应的 MB100~109(MB200~209) 也将被传送,因此在编写程序时 LEN 管脚对应在数据长度为 15,而不是 5,SEND 及 RECV 管脚对应的数据区也为 15 个字节,而不是 5 个字节。

图 21. 地址对应关系

3. 第三种情况(CPU 1215C 使用 TIA PORTAL 编程,而 CPU 315 使用 Step7 编程)

不在一个项目中的操作,即:CP343-1 作为 IO 控制器 使用 Step7 编程;CPU 1215C 作为 IO 设备,使用 TIA PORTAL 编程,详细步骤如下。

3-1 使用 TIA PORTAL 创建 S7-1200 站

使用 TIA PORTAL 创建一个新项目,并通过“添加新设备”组态 S7-1200 站 IO 设备 ,选择 CPU 1215C DC/DC/DC;设置 IP 地址,并确认设备名称,本示例中设备名称是 io-device。如图 22 所示。

图 22. 在新项目中插入 S7-1200 站

S7-1200 作为 IO 设备,需要将其操作模式设置为 IO 设备。如图 23 所示。

图 23. S7-1200 设置为 IO 设备,并创建 IO 通信区

然后,在“智能设备通信”的“传输区”创建 IO 通信区,控制器将传输 5 个字节到 IO 设备的 IB10~14 ;IO 设备将 QB10~14 共计 5 个字节传送给控制器。

3-2 导出 IO 设备的 GSD 文件

编译该项目,在“智能设备通信”属性的下方,找到并点击“导出”按钮,根据提示将 GSD 文件导出(注意不要修改设备名称)。如图 24 所示。

图 24. 导出 IO 设备的 GSD 文件

3-3 使用 Step7 创建 S7-300 站

使用 Step7 创建一个新项目,并组态 CPU 315-2 PN/DP, 添加 CP343-1 ,设置 IP 地址,并确认设备名称,本示例中设备名称是 PN-IO。如图 25 所示。

图 25. 在新项目中插入 S7-300 站

在 Step7 的硬件组态界面,通过“选项”进入“安装 GSD 文件...”界面, 在源路径选择 IO 设备的 GSD 文件存放路径。如图 26 所示。

图 26. Step7 安装 IO 设备的 GSD 文件

3-4 在 Step7 中组态 IO-device

首先,需要给 CP343-1 插入 Profinet IO 子网,在 CP343-1 的“PN-IO”上鼠标右键,选择“插入 Profinet IO 系统”。如图 27 所示。

图 27. 插入 Profinet IO 系统

然后,从硬件目录路径:PROFINET IO --> Preconfigured Stations --> CPU 1215C DC/DC/DC --> io-device 拖拽到 PN 子网上。如图 28 所示。

图 28. 组态 IO 设备

3-5 编程、下载

本例中,CP343-1 作为 IO 控制器,需要在 OB1 中编程调用 PNIO_SEND 和 PNIO_RECV 进行数据读写。如图 29 所示。

图 29. CPU 315中编程

CALL “PNIO_SEND”    
CPLADDR :=W#16#100 // CP 模板起始地址
MODE :=B#16#0 // 工作模式:
当 CP343-1 仅作为 IO 控制器或 IO 设备时,设为 0;
当 CP343-1 同时作为 IO 控制器和 IO 设备时,设为 1
LEN :=15 // 要发送的数据区长度;该长度始终是从数据区地址 0 开始计算
SEND :=P#M100.0 BYTE 15 // 发送数据区
IOCS :=P#M150.0 BYTE 10

// 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于 LEN 参数中的长度。
以程序段 1 为例,共发送 15 个字节,每个字节需要 1 个位,所以共需要 15 位,即至少需要 2 字节。

DONE :=%M0.0 // 为 1 时,无错误完成该作业
ERROR :=%M0.1 // 为 1 时,有故障发生
STATUS :=%MW2 // 状态代码
CHECK_IOCS :=%M0.3

// 0:所有 IOCS 均设置为 GOOD
// 1:至少一个 IOCS 设置为 BAD

 

CALL “PNIO_RECV”    
CPLADDR :=W#16#100 // CP 模板起始地址
MODE :=B#16#0 // 工作模式:
当 CP343-1 仅作为 IO 控制器或 IO 设备时,设为 0;
当 CP343-1 同时作为 IO 控制器和 IO 设备时,设为 1
LEN :=15 // 要接收的数据区长度;该长度始终是从数据区地址 0 开始计算
RECV :=P#M200.0 BYTE 15 // 发送数据区
IOPS :=P#M250.0 BYTE 10

// 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于 LEN 参数中的长度。
以程序段 2 为例,共接收 15 个字节,每个字节需要 1 个位,所以共需要 15 位,即至少需要 2 字节。

NDR :=%M1.0 // 为 1 时,无错误完成该作业
ERROR :=%M1.1 // 为 1 时,有故障发生
STATUS :=%MW4 // 状态代码
CHECK_IOPS :=%M1.2

// 0:所有 IOPS 均设置为 GOOD
// 1:至少一个 IOPS 设置为 BAD

ADD_INFO :=%MW6 // 附加诊断信息;具体请查看指令帮助信息

CPU 315-2 PN/DP 作为控制器,需要调用 OB83 和 OB86(防止控制器无法正常连接作为 IO 设备的 S7-1200 时,出现的停机现象),如图 30 所示。

图 30. 编程调用 OB83 和 OB86

检查无错误后,最后分别将 PLC_1 站和 PLC_2 站下载到各自的 PLC 中。

3-6 通讯测试

分别给两个站点新建监控表,添加通信数据区,监控。如图 31 所示。

图 31. 通信测试

3-8 地址对应关系的说明

CP343-1 作为 IO 控制器时,其传送地址需从 0 开始,地址对应排列关系以逻辑地址大小为序,当地址出现间隔时,没有组态的地址也将被传送,如图 32 所示,没有组态的地址区 IB0~9(QB0~9) 及其对应的 MB100~109(MB200~209) 也将被传送,因此在编写程序时 LEN 管脚对应在数据长度为 15,而不是 5,SEND 及 RECV 管脚对应的数据区也为 15 个字节,而不是 5 个字节。

图 32. 地址对应关系