工控实战不同项目下PROFINET通讯搭建

前言

PROFINET是开放的、标准的、实时的工业以太网标准，是基于20年来PROFIBUS DP的成功应用经验，并将常用的用户操作与以太网技术中的新概念相结合。作为PROFINET的一部分，PROFINET IO是用于实现模块化、分布式应用的通信概念。这样，通过多个节点的并行数据传输可更有效地使用网络。
PROFINET作为基于以太网的自动化标准，它定义了跨厂商的通信、自动化系统和工程组态模式。本文介绍西门子不同项目（不同组态软件）下、变频器（不同品牌）进行PROFINET通讯。

一、简介

1、网络结构

本次测试项目中，选择S7-1200为控制器，S7-300、ET200M、S7-200SMART、G120变频器（西门子）和GA700变频器（安川）为IO智能设备，网络结构如下：

图1.1 网络结构

2、使用环境

① S7 1215C V4.1
② S7 315-2PN/DP V3.2
③ S7 200SMART ST40
④ IM153-4 V4.0
⑤ TIA 博途 STEP7 V13 SP1
⑥ STEP 7 V5.6
⑦ STEP 7-MicroWIN SMART V2.05

3、实现功能

用于演示不同项目S7-1200与S7-300、S7-200SMART、分布式I/O ET200M和不同品牌变频器G12O变频器（西门子）、GA700变频器（安川）PN口之间的PROFINET通信。主要是通过GSD文件进行数据传输。

ET200M和G12O变频器（西门子）分别在分布式I/O、其他现场设备中添加，I/O地址直接占用S7-1200 I/O地址，也可自行设置。S7-300和S7-200SMART需要通过安装GSD文件传输数据。注：如果在其他现场设备中找不到所需的G12O变频器（西门子）型号，可到官网下载GSD文件进行安装，步骤和I-Device安装步骤一样。
GA700变频器（安川）的GSD文件可在安川电机官网下载安装，步骤和I-Device安装步骤一样。

S7-300 CPU设置为I-Device，建立两个传输区，并导出S7-300 CPU的GSD文件：
① 传输区_1：S7-300 CPU接收从IB10开始，长度为20个字节；
② 传输区_2：S7-300 CPU发送从QB10开始，长度为20个字节。

S7-200SMART CPU也设置为I-Device，建立两个传输区，并导出S7-200SMART CPU的GSD文件：
① 传输区_1：S7-200SMART CPU接收从IB1152开始，长度为10个字节；
② 传输区_2：S7-200SMART CPU发送从QB1152开始，长度为10个字节。

S7-1200 CPU设置为IO-Controller，并导入S7-300 CPU和S7-200SMART的GSD文件：
① 传输区_1：S7-1200 PN CPU发送从QB10开始，长度为20个字节；
② 传输区_2：S7-1200 PN CPU接收从IB10开始，长度为20个字节；
③ 传输区_3：S7-1200 PN CPU接收从QB1152开始，长度为10个字节；
④ 传输区_4：S7-1200 PN CPU发送从IB1152开始，长度为10个字节。

二、组态步骤

1、主控制器组态

在TIA Portal组态软件中，创建一个新项目。然后进入“项目视图”对S7-1200进行硬件组态。在CPU属性窗口，修改控制器名称（S7-1200）和设置IP地址，并在“设备视图”窗口中，继续添加IO模块。

图2.1 添加CPU

图2.2 修改名称

图2.3 修改IP地址

2、IO智能设备组态

2.1 ET200M接口模块组态

在TIA Portal组态软件继续组态，ET200M接口模块和G120变频器组态步骤一样，以ET200M接口模块为例。
在网络窗口添加ET200M接口模块IM 153-4PN，并在设备视图进行硬件配置，根据实际的模块型号，插入电源模块和DI、DO模块到相应的槽位。

图2.4 添加分布式I/O

在“属性”>“常规”的“名称”中修改该接口模块的设备名称（ET200M）。

图2.5 修改名称

在“属性”>“常规”>“以太网地址”中设置IP地址“192.168.30.62”。注意要与S7-1200 CPU的IP地址在同一个网段，且地址不能重复。

图2.6 修改IP地址

在“网络视图”中将ET200M分配给S7-1200，S7-1200作为ET200M的控制器。

图2.7 分配控制器

2.2 S7-300组态

使用STEP7 V5.6创建一个新项目，并在硬件组态界面中组态315-2 PN/DP，设置IP地址，并确认设备名称。注意要与S7-1200 CPU的IP地址在同一个网段，且地址不能重复。

图2.8新建项目

图2.9 配置CPU

然后在属性窗口“I设备”选项中，勾选“I设备模式”，新建传送区域，注意，地址不能冲突。

图2.10 新建传送区域

展开菜单栏中的选项，选择“创建用于I设备的GSD文件”，导出GSD文件。

图2.11 创建GSD文件

图2.12 导出GSD文件

图2.13 GSD文件存储位置

2.3 S7-200SMART组态

使用STEP 7-MicroWIN SMART新建一个项目，选择CPU ST40，在系统块窗口通信中，设置IP地址和站名称。注意要与S7-1200 CPU的IP地址在同一个网段，且地址不能重复。

图2.14 修改CPU IP地址

在启动选项中，选择“CPU模式”为“RUN”。

图2.15 修改CPU启动模式

在项目树窗口中，展开项目>向导，双击打开“PROFINET”，勾选PLC角色为“智能设备”，以太网端口选择固定IP地址及站名。

图2.16 打开PROFINET配置窗口

图2.17 修改PLC角色和以太网端口

在“智能设备配置”窗口中，添加输入/输出两个传输区，并导出GSD文件。

图2.18 添加传送区和导出GSD文件

3、GSD文件安装

打开TIA Portal组态软件，在菜单栏中，展开“选项”，选择“管理通用站描述文件（GSD）”，在弹出的窗口中，分别找到S7-300、S7-200SMART、GA700变频器（安川）的GSD文件的源路径，安装GSD文件。以S7-300为例。

图2.19 打开GSD文件安装窗口

图2.20 安装GSD文件

图2.21 安装GSD文件成功

安装完成后，在硬件目录中的“其他现场设备”>“PROFINET IO”中找到已安装的IO智能设备。然后拖拉到窗口中。

图2.22 添加IO智能设备

在GA700变频器属性窗口中，修改IP地址。注意要与S7-1200 CPU的IP地址在同一个网段，且地址不能重复。

图2.23 GA700变频器修改IP地址

然后分配到S7-1200。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。

图2.24 完整网络结构

4、分配名称

分配名称操作都一样，以ET200M分配名称为例。
在“设备视图”中，右键选择“分配设备名称”。

图2.25 打开分配名称窗口

勾选“闪烁LED”，观察模块指示灯是否闪烁，来确认PROFINET设备。选择要分配的设备，点击“分配名称”。

图2.26 分配设备名称

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。注意，未分配名称，或者名称不一致，都会导致之后下载错误。

图2.27 分配成功

5、编译下载

将S7-300、S7-200SMART以及S7-1200的硬件配置编译后下载。

图2.28 下载硬件配置

三、通讯调试

系统结构建立后，PROFINET IO控制器S7-1200、智能设备S7-300、S7-200SMART、M151-3、G12O变频器和GA700变频器之间可以进行数据交换。
以S7-300为例。对S7-1200的QB10赋值为1，观察S7-300的IB10的值。

图3.1 S7-1200 QB10的值

图3.2 S7-300 IB10的值

用户也可以根据自己的需求进行编程，从而实现不同的控制算法，以及使用画面组态软件展示出来。

图3.3 编程

图3.4 画面展示

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原文链接：https://www.anquanke.com/post/id/243445