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控制器-CP343-1



CP343-1 PROFINET IO 通信
CP343-1 PROFINET IO Communication IO 控制器-CP343-1 IO 设备-ET200S PN IO Controller-CP343-1 IO Device-ET200S PN

Getting Started

Edition (2007-01)<

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摘 要 本文举例在 PN IO 控制器 (CP343-1) 和 PN IO 设备 (ET200S PN) 间实现 PROFINET IO 实时通讯。通过详尽的组态步骤,让读者能够快速地掌握 CP343-1 作为 PN IO 控制器的实 现方法。 关键词 PROFINET IO 通讯, 工业以太网, IO 监控器, IO 控制器, IO 设备, SCALANCE 交换 机 Key Words PROFINET IO Communication, IE, IO Supervisor, IO Controller, IO Device, SCALANCE Switch

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1. PROFINET IO 概述........................................................................................................... 4 2. PROFINET IO 现场设备简介............................................................................................. 5 3. 系统的硬件体系结构 ......................................................................................................... 6 4. 系统组态及参数设置 ......................................................................................................... 7 4.1 新建 STEP7 项目 ......................................................................................................... 7 4.2 组态 IO Controller ........................................................................................................ 9 4.3 组态 IO Device .......................................................................................................... 12 4.4 编写用户程序............................................................................................................. 15 4.5 设置 PG/PC 接口 ....................................................................................................... 16 4.6 下载硬件组态............................................................................................................. 18 4.7 设置 IO 设备名 ........................................................................................................... 21 4.8 下载用户程序............................................................................................................. 23 5. 测试、监控与诊断 ........................................................................................................... 24 6. 诊断 ................................................................................................................................ 26 6.1 通过 STEP7 在线诊断 ................................................................................................ 26 6.2 通过 NCM S7 软件诊断.............................................................................................. 28

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1. PROFINET IO 概述 PROFINET 是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准。使用 PROFINET,设备 可以从现场级连接到管理级。 ? ? ? ? ? PROFINET 用于自动化的开放式工业以太网标准; PROFINET 基于工业以太网; PROFINET 兼容 TCP/IP 和 IT 标准; PROFINET 是一种实时以太网; PROFINET 实现现场总线系统的无缝集成。

通过 PROFINET,分布式现场设备(如现场 IO 设备,例如信号模板)可直接连接到工业以太 网,与 PLC 等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间,其典型的响应 时间在 10ms 的数量级,完全满足现场级的使用。 在使用 STEP7 进行组态的过程中,这些现场设备(IO device — IO 设备)只能有一个中央 控制器(IO controller — IO 控制器)。借助于具有 PROFINET 的接口或代理服务器,现有 的模板或设备仍可以继续使用,从而保护 PROFIBUS 用户的投资。IO Supervisor(IO 监控设 备)用于 HMI 监控和诊断。 在 PROFINET 的结构中,PROFINET IO 是一个执行模块化,分布式应用的通讯概念。PROFINET IO 能让您从所熟悉的 PROFIBUS DP 一样,创造出自动化的解决方案。因此组态 PROFINET IO 与组态 PROFIBUS DP 在 STEP7 中实现方法是类似的。

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2. PROFINET IO 现场设备简介 以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备: ? IM151-3 PN和IM154-4 PN 作为IO设备直接连接ET200S的电子模块。 ? CPU416-3PN/DP、CPU414-3PN/DP 、CPU319-3 PN/DP 、CPU317-2 PN/DP和CPU315-2 PN/DP 作为IO控制器的CPU模块,用于处理过程信号和直接将现场IO设备连接到 PROFINET上。 ? IE/PB LINK PN IO 将现有的 PROFIBUS 设备透明地连接到 PROFINET 上的代理设备。 ? IWLAN/PB LINK PN IO 将 PROFIBUS 设备通过无线的方式透明的连接到 PROFINET 上的代理设备。 ? CP343-1 Advanced 和 CP343-1 用于连接 S7-300 PLC 到 PROFINET,作为 IO 控制器连接现场 IO 设备。 ? CP443-1 Advanced 用于连接 S7-400 PLC 到 PROFINET,连接现场 IO 设备并带有集成的 WEB 服务器和集 成四口交换机的通讯处理器。 ? CP1616 可作为 IO 控制器,连接 PC 到 PROFINET,连接现场 IO 设备并带有集成交换机的通讯 处理器。 ? SOFTNET PN IO 作为 IO 控制器用于 PG/PC 上的软件,连接现场 IO 设备。可以用于基于 PC 的控制 系统、HMI 系统和测试应用软件。 PROFINET IO 的现场 IO 设备在 PROFINET 上有着相同的等级,在网络组态时分配给一个 IO 控 制器。现场 IO 设备的文件描述定义在 GSD (XML)文件。 (1) 导入GSD文件,并在STEP7中进行硬件组态 (2) 编写用户程序,下载到 IO 控制器中 (3) IO控制器和IO设备自动地交换数据

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GSD 1

STEP7 / HW-Config 2

IO controller

3

IO devices
3. 系统的硬件体系结构 本示例为一套 S7-300C PLC 通过 CP343-1 模块连接带 PN 接口的 ET200S 模块,对其数字量 IO 进行读写,实现 PN IO 通信。 下图为示例系统的配置图,图中包含如下的硬件: ? 一台笔记本电脑或 PG/PC ? 一块普通以太网卡 ? 一套 S7-300C PLC ? 一套带 PN 接口的 ET200S 系统

IO Supervisor CPU314C-2DP + CP343-1 Advanced

ET200S PN High

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硬件和软件需求: 表 3-1 硬件订货信息: 名称 ET200S PN 接口模块 ET200S PN 电源模块 ET200S PN DI 模块 ET200S PN DO 模块 ET200S PN 电源端子模块 ET200S PN 普通端子模块 快速连接 RJ45 接头 180 快速连接 RJ45 接头 90
o

数量 1 1 2 2 1 4 4 2 按米订

订货号 6ES7 151-3BA20-0AB0 6ES7 138-4CB10-0AA0 6ES7 131-4BB00-0AA0 6ES7 132-4BB01-0AB0 6ES7193-4CD70-0AA0 6ES7193-4CB30-0AA0 6GK1 901-1BB10-2AB0 6GK1 901-1BB20-2AB0

o

快速连接标准电缆 S7-300 CPU MMC 存储卡 S7-300 电源模块 CP343-1 Advanced IT

货 1 2 1 1

6XV1 840-2AH10 6ES7 314-6CF00-0AB0 6ES7 953-8LG00-0AA0 6ES7 307-1EA00-0AA0 6GK7 343-1GX21-0XE0

表 3-2 软件订货信息: 名称 Windows XP STEP7 版本 SP2 V5.4 SP1

4. 系统组态及参数设置 4.1 新建 STEP7 项目 打开 STEP7 软件,在 SIMATIC Manager 点击工具栏中的 按钮,弹出 New project 对话 按钮,

框。在 Name 栏中写入要新建的工程名:PNIO_CP343-1。可以点击

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给新建的工程存储在新的路径下——D:\Siemens Project\PN Workshop\Getting Started。 存储路径可以任意选择。

点击

按钮,在 SIMATIC Manager 中新建了一个项目。

右键点击项目弹出菜单,插入一个 S7-300 站。

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4.2 组态 IO Controller

然后在硬件组态中按订货号和硬件安装次序依次插入机架、CPU314-2DP 和作为 IO Controller 的 CP343-1 Advanced。

这时会弹出“设置以太网接口”的属性界面,根据实际需要设定 IP 地址信息。这里使用默认 的 IP 地址和子网掩码。并点击 按钮,新建一个子网 Ethernet(1)。

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右键单击 CP343-1 Advanced,插入一个 PROFINET IO 系统。

这时已经建立了一个名称为 Ethernet(1)的 PROFINET IO 系统。

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4.3 组态 IO Device 在这个以太网 Ethernet(1)中,配置一个 IO 设备站,配置 IO 设备站与配置 PROFIBUS 从站类 似。在硬件列表栏 PROFINET IO 内找到需要组态的的 ET200S PN,并且找到与相应的硬件相 同订货号的 ET200S PN 接口模块。

用鼠标双击 ET200S 图标,弹出 ET200S 的属性界面。可以查看 ET200S 的简单描述,订货号, 设备名称,设备号码和 IP 地址。其中 Device Name 设备名称可以根据工艺的需要来自行修 改,这里使用默认设置:IM151-3PNHF。Device Number 设备号用于 PROFINET IO 设备的诊 断。IP 地址也可以根据需要来修改,我们使用默认设置 192.168.0.2。点击 OK 按钮,关闭该 对话框。

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用鼠标单击 ET200S 图标,会在左下栏中显示该 IO 设备的模块列表。依次在硬件列表栏内, 选择 PM-E 模块和 2DO 模块与 2DI 模块,注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号相 同,各个模块属性使用默认方式。

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然后在硬件组态中点击保存和编译,IO Controller 和 IO Device 的硬件组态过程完成。 技巧: 如果对 ET200S 模块的选型组态过程不熟悉,可以使用 SIMATIC ET200 配置工具进行组态,然 后导入到项目硬件组态中来。

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4.4 编写用户程序 在 SIMATIC Manager 中,打开 OB1,进入 LAD/STL/FBD 的编程界面中。根据在硬件组态中的 ET200S 站的 DI 和 DO 模块地址,对数字量模块进行读写。

FC 功能块的发送和接收区与 ET200S 上 DO 和 DI 对应关系如下图:

“PNIO_RECV”参数说明如下表: 参数 CPLADDR LEN IOPS 变量声明 INPUT INPUT OUTPUT CP 模板地址 实际接收的数据字节长度 IO Consumer 接收的对方 IO Provider 每个输入字节对应的位 状态 NDR ERROR OUTPUT OUTPUT 数据通信是否无错误地完成 有错误发生
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注释

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STATUS CHECK_IOPS ADD_INFO RECV

OUTPUT OUTPUT OUTPUT IN_OUT

接收块的状态代码 由这个位来判断是否需要对 IOPS 状态进一步分析 额外的诊断信息,当前 FC 版本里值为 0,为以后扩展用 接收数据区

“PNIO_SEND”参数说明如下表: 参数 CPLADDR LEN IOCS 变量声明 INPUT INPUT OUTPUT CP 模板地址 实际发送的数据字节长度 对方 IO Consumer 提供给 IO Provider 的每个输出字节对应的 位状态 DONE ERROR STATUS CHECK_IOCS SEND OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT IN_OUT 数据通信是否无错误地完成 有错误发生 发送块的状态代码 由这个位来判断是否需要对 IOCS 状态进一步分析 发送数据区 注释

4.5 设置 PG/PC 接口 所有以太网设备出厂设置里都有 MAC 地址,因此可以通过普通以太网卡对带有以太网口的 PLC 系统进行编程调试。注意在第一次配置以太网设备时只能看到 MAC 地址。在 SIMATIC Manager 中选择 Options 菜单,选择“Set PG/PC Interface...”

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选择 TCP/IP->Intel(R) PRO/1000MT...接口参数。其中 Intel(R) PRO/1000MT...表示本台 PG/PC 的普通以太网卡。

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可以在 SIMATIC Manager 的界面的状态栏中,发现已经选择的 PG/PC 接口。

使用本台 PG/PC 作为 IO Supervisor,通过一根标准以太网线连接 ET200S PN HIGH FEATURE 的双口交换机上。 4.6 下载硬件组态 打开本地网络连接属性,给本机设置 IP 地址 192.168.0.158。注意要使各台 PROFInet 接口 设备在同一个网段上 192.168.0。

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在 HW Config 界面中,选择 点击 OK 确认。

图标。弹出选择目标模块界面,默认状态为 CPU 314C-2 DP,

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弹出选择节点地址对话框,通过 View 功能可以查看相应 CP343-1 Advanced 的 MAC 地址。

选择 S7-300 CP 执行下载功能。会弹出一个对话框,询问是否给 IO 控制器的 IP 地址设置为 192.168.0.1,点击 Yes。

这时系统会给 IO 控制器赋 IP 地址,并下载组态信息到 PLC 中。

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4.7 设置 IO 设备名 给系统上电后,在硬件组态界面中,点击 图标。然后选择

菜单栏 PLC 中,点击 Assign Device Name...。弹出设置 ET200S PN 的 IO Device 的命名对 话框。

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从图中看到 ET200S PN 站的一些信息。根据 IO Device 实际的 MAC 地址,选择 MAC 地址为 08-00-06-99-04-D2 的 ET200S,通过 按钮,给其命名 IM151-3PNHF。

ET200S 的 MAC 地址在 IM151-3 的接口模块上,打开接口模块的前盖,可以看见相应的 MAC 地 址,下图中 MAC 地址为图例。

点击

图标,然后选择菜单 PLC 中,点击 Verify Device 表示正确。

Name...,来查看组态的设备名是否正确。绿色的

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这时硬件组态过程完全结束。 4.8 下载用户程序 在 SIMATIC Manager 中用鼠标单击左侧栏内的 Blocks。

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在右侧栏内选中块 OB1、FC11 和 FC12,下载用户程序。 5. 测试、监控与诊断 在 SIMATIC Manager 中插入一个变量表 VAT_1。

在 Address 栏中,结合 FC11 和 FC12 功能块的形参定义,添加变量。在监控状态下,修改数 字量输出值 MB22 和 MB23,观察 ET200S 上实际 DO 输出变化。并在 ET200S 输入端给 I1.0 置 位,得到输入值 MB21 为 01H。

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关于符号表的设置,可以参考下图。

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6. 诊断 6.1 通过 STEP7 在线诊断 在 SIAMTIC Manager 中通过显示在线访问点,可以看到其右侧栏内的 PROFINET 设备状态。用 鼠标单击工具栏的 图标。

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通过 STEP7 的软件诊断,可以快速的查找出现故障模块的信息。打开 HW Config 界面,在该 界面的工具栏内点击 图标,打开在线状态。

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通过查看模板信息,可以确定故障原因。我们模拟一个模块插拔故障,拔下一个 ET200S 上第 二槽的 DI 模块,观察 ET200S 模板信息如下图。

6.2 通过 NCM S7 软件诊断 因为使用通信处理器 CP 作为 IO 控制器,所以可以使用 NCM S7 软件对 CP 进行诊断。在 STEP7 硬件组态里双击 CP343-1 Advanced,打开属性页,在“诊断”标签下单击 RUN 按钮。 打开 NCM S7 软件,单击诊断缓冲区以及操作模式等,可以得到非常丰富的系统信息。在这个 软件中还可以对 CP 模块进行出厂设置初始化、C-PLUG 卡格式化等操作。

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附录-推荐网址
AS 西门子(中国)有限公司 自动化与驱动集团 客户服务与支持中心 网站首页:http://www.ad.siemens.com.cn/Service/ 专家推荐精品文档:http://www.ad.siemens.com.cn/Service/recommend.asp AS 常问问题:http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805055/133000 AS 更新信息:http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805055/133400 “找答案”AS 版区: http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/category.asp?cid=1027 NET 西门子(中国)有限公司 自动化与驱动集团 客户服务与支持中心 网站首页:http://www.ad.siemens.com.cn/Service/ 专家推荐精品文档:http://www.ad.siemens.com.cn/Service/recommend.asp Net 常问问题:http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805868/133000 Net 更新信息:http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805868/133400 “找答案”Net 版区: http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/category.asp?cid=1031

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