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PN/PN 耦合器共享设备功能

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  • S7-1500
  • PN/PN耦合器
  • 共享设备
发布时间:2024年01月19日
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本章节介绍了共享设备的概念、如何使用PN/PN Coupler的共享设备功能以及进行组态示例。

PN/PN 耦合器共享设备功能使用入门(TIA Portal版本)

“共享设备”功能允许将一个 IO 设备上的模块或子模块划分给不同的 IO 控制器,每个共享设备模块或子模块需要以独占方式分配给一个 IO 控制器,不能多重分配。

PN/PN Coupler 是具有两个以太网接口的设备,每个接口均连接至 PROFINET 子网,可以互连两个PROFINET网交换数据,但是两个子网彼此电气隔离。PN/PN Coupler 支持子模块级的共享设备功能,最多可为 4 个 IO 控制器提供数据。

本文档通过一个示例介绍了如何使用PN/PN Coupler的共享设备功能。示例中有三个CPU,连接关系如图1。

PLC_1(CPU1516-3PN/DP)PROFINET X1接口连接在PN Coupler的PROFINET 子网X1,CPU1516-3PN/DP是IO控制器,PN Coupler X1接口是IO设备。PLC_2(CPU1512C-1PN)和PLC_3(CPU1217C)都连接在PN Coupler的PROFINET 子网X2。CPU1512C-1PN和CPU1217C都是IO控制器,PN/PN Coupler X2接口是共享IO设备,实现的功能就是利用共享设备功能,使用一个PN/PN Coupler实现PLC_1同时与PLC_2和PLC_3交换数据。示例中三个CPU的项目分别由三台PC机分开进行配置调试。

注意:PLC_2和PLC_3的IP地址要在一个网段。

图 1 示例中的网络连接关系

图 2 示例中CPU间数据传递关系

1、示例中使用的软硬件环境

硬件:

1)CPU1516-3PN/DP 6ES7 516-3AN01-0AB0,V2.8.3

2)CPU1512C-1PN  6ES7 512-1CK00-0CB0,V2.8.3

3)CPU1217C      6ES7217 -1AG40-0XB0, V4.4.1

4)PN/PN Coupler  6ES7 158-3AD10-0XA0,V4.2.0

软件:

1)STEP7 Professional V16 Update3

2、PLC_1项目中PN/PN Couplers 的组态和操作

根据文档开始的介绍,PLC_1项目中的CPU1516-3PN/DP的PROFINET X1接口作为IO控制器,连接到PN/PN Coupler的PROFINET X1接口,PN Coupler的X1子网作为CPU1516的IO设备。

2.1 配置S7-1500站

使用 STEP7 V16 创建一个新项目,并通过“添加新设备”分别组态 S7-1500站,选择对应型号 CPU,创建PN/IE子网,设置CPU的 IP 地址。
本示例中CPU1516-3PN/DP 设备名称是PLC_1,如图 3 所示。

图 3 在新项目中创建PLC 站设置网络

2.2 配置PN/PN Coupler

1)在“硬件目录”中找到 PN/PN Coupler,确认订货号,选择版本,拖入到“网络视图”中,如图 4 所示。

图 4 在项目中拖入PN Coupler V4.2版本

2)鼠标左键点中PN Coupler 左侧X1网络接口,按住鼠标拖拽连接到CPU1516-3PN/DP的PROFINET X1接口,这样PN Coupler的PROFINET接口X1就连接到PN/IE_1子网,分配IO控制器为PLC_1,如图 5 所示。
然后鼠标选中PN Coupler X1接口,设置IP地址和设备名称,如图 6 所示。

图 5 将PN Coupler PROFINET接口 X1连接到CPU1516的PROFINET X1接口

图 6 组态PN Coupler PROFINET接口X1部分的IP地址和设备名称

注意:这里只需要对PN Coupler的PROFINET X1接口进行设置。

3)在PN Coupler属性界面中“转换映射”创建多条“传输区”,类型和长度根据图2中PLC_1侧所示,系统默认分配IO地址,注意访问权限分配给PLC_1,如图 7 所示。

图 7 组态PN Coupler 地址映射

4)将项目编译无错后下载到CPU1516-3PN/DP中。

2.3 导出PN/PN Coupler的GSD文件

在“转换映射”中,单击“导出通用站描述文件 (GSD)”中的“导出”按钮。在弹出“导出设备描述 (GSD)”界面上选择“导出 X2(右耦合端)” ,输入文件名和存储路径,然后选择“导出”,将为 PROFINET 接口 X2 创建 GSD 文件。在相应的文件存储路径下会出现一个后缀.xml的GSDML文件,需要将其复制到配置PLC_2和PLC_3项目的PC中。这种导出GSD文件方式,方便连接到X2子网的CPU项目的组态配置过程。

图 8 导出PN Coupler X2的GSD文件

2.4 分配PN/PN Coupler X1接口的设备名称

1)项目编译下载到CPU后,还需要在线分配PN Coupler设备名称后PROFINET通信才能正常,而且由于PN Coupler的PROFINET接口有两个(X1/X2),要分别进行操作。在PLC_1项目的组态配置中CPU1516连接的是PN Couler上PROFINET接口X1网络,所以在实际的网线连接时要将CPU1516的PROFINET X1接口网线插入到PN Coupler左侧总线适配器的网口上。操作分配设备名称的PC机的网线也要连接到PN Coupler左侧的网络上。

图 9 PN Coupler模块面板图

2)分配设备名称操作,首先要保证计算机的网线连接到PN Coupler上PROFINET接口X1网络中。使用鼠标右击PN Coupler左侧,弹出的对话框中选择分配设备名称,如图 10 所示。

图 10 鼠标右键单击左侧,打开分配设备名称界面

3)进入分配设备名称界面后,点击“更新列表”会显示出网络中的可访问节点。核对MAC地址与PN Coupler上面印刷的MAC ADDRESS 1相同,确保是PN Coupler上的PROFINET X1接口。点击“分配名称”,如图11所示。

图 11 分配设备名称操作

4)操作成功后,在状态栏会显示“确定”,如图 12所示。

图 12 分配设备名称操作完成

5)完成后网络视图在线后状态显示PN Coupler错误,下位组件出错,这是正常现象,因为还没有对PN Coupler的PROFINET X2接口进行组态配置,如图13。

图 13 硬件组态在线状态

3、PLC_2项目中PN/PN Couplers 的组态和操作

根据文档开始的介绍,PLC_2项目中的CPU1512C-1PN的作为IO控制器,连接到PN/PN Coupler的PROFINET X2接口,PN/PN Coupler的X2子网作为CPU1512C的共享IO设备。

3.1 配置S7-1500 站

创建一个新项目,并通过“添加新设备”组态 S7-1500 站,选择CPU型号,创建PN/IE子网,设置CPU的 IP 地址。

图 14 在PLC_2项目中配置PROFINET接口

3.2 配置PN/PN Coupler

1)导入PLC_1项目中生成的PN Coupler的GSD文件。在“选项”菜单中,点击“管理通用站描述文件(GSD)”打开安装GSD文件界面,见图15。

图 15 打开安装GSD文件界面

2)源路径打开浏览,找到复制过来的由PLC_1项目中生成的GSD文件所存放的路径(参考2.3章节),钩选显示的GSD文件后点击“安装”,见图16。

图 16 安装GSD文件

3)文件安装成功后,在右侧“硬件目录”中,“其他现场设备”找到设备拖入到网络视图中,见图17。(注意:显示的设备就是在导出时输入的标识,参考2.3章节

图 17 找到导入的PN Coupler拖入

4)将PN Coupler分配给CPU1512C,设置PROFINET IP地址和设备名称,见图18。

图 18 设置PN Coupler的IP地址和设备名称

5)PN Coupler 的X2网络使用共享设备功能,有两个IO控制器,要在属性“Shared Device”选择对传输区访问权限进行划分(参考图2),见图19。

图 19 划分X2网络的传输区访问权限

5)传输区设置完成后,进入“设备视图”,在“设备概览”中可以查看IO地址区的分配,没有分配访问权限的传输区,不分配IO地址,见图20。

图 20 传输区IO地址分配

3.3 分配PN/PN Coupler X2接口的设备名称

项目编译下载到CPU后,还需要在线分配PN Coupler设备名称后PROFINET通信才能正常,而且由于PN Coupler的PROFINET网口有两个,要分别进行操作。在实际的网线连接时要将CPU1512C的网线插入到PN Coupler右侧总线适配器的网口上,操作分配设备名称的PC机的网线也要连接到PN Coupler右侧的网络上。

在前面介绍PLC_1项目时已经对PN/PN Couler上PROFINET接口X1进行了设备名称的分配,这里只需要对接口X2进行操作,具体操作方法参考PLC_1项目时就可以,只是注意要连接到PN Coupler的PROFINET X2接口。

4、PLC_3项目中PN/PN Couplers 的组态和操作

根据文档开始的介绍,PLC_3项目中的CPU1217C的作为IO控制器,连接到PN/PN Coupler的PROFINET X2接口,PN/PN Coupler的X2子网作为CPU1217C的共享IO设备。

在PLC_3项目中的操作与在PLC_2项目的操作是类似的,这里只介绍一些需要注意的步骤。

4.1 配置PN/PN Coupler

1)编辑PLC_3项目的PC机也需要导入PLC_1项目生成的GSD文件,操作方法在PLC_2项目一样,只是注意在设置PROFINET IP地址和设备名称时一定要与PLC_2项目相同,见图21。

图 21 设置PN Coupler的IP地址和设备名称传输区IO地址分配

2)PN Coupler 的X2网络使用共享设备功能,有两个IO控制器,要在属性“Shared Device”选择对传输区访问权限进行划分(参考图2和图19),见图22。

图 22 划分X2网络的传输区访问权限

4.2 分配PN/PN Coupler X2接口的设备名称

PN Coupler的PROFINET X2接口是CPU1512C和CPU1217C的共享IO设备,两个项目中X2接口的PROFINET IP地址和设备名称要一致。在前面介绍PLC_2项目时已经对PN/PN Couler上PROFINET接口X2进行了设备名称的分配,这里就不需要再对其进行分配了。只需要将CPU1217C的网线与PN Coupler的X2接口所在网络相连接就可以了。

5、结果测试

三个项目编译正常后下载到各自CPU中,使用监控表对数据传递进行测试。

1)首先,看一下三个CPU数据传递地址对应关系,见图23。

图 23 CPU之间的IO地址关系

2)在项目中创建监控表,修改输出地址的数值,接收方输入地址收到数值,说明数据交换正常。

图 24 监控CPU之间的数据传递

关于PN/PN Coupler的更多信息,请参考手册《PN/PN 耦合器 硬件安装和操作》,下载链接:https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44319532

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