1.設(shè)備與系統(tǒng)描述
在某煙草企業(yè)的制絲工藝段中,PLC采用西門子S7-300系列PLC。S7-300系列PLC處理速度更快、系統(tǒng)資源裕量更大、通訊能力更強(qiáng)、性能更加穩(wěn)定可靠,全面支持等時(shí)模式和運(yùn)行中配置等功能,由此大幅降低了工程、培訓(xùn)等費(fèi)用,是各種自動(dòng)化功能的最佳技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性解決方案。機(jī)架上增加一個(gè)CP 343-1以太網(wǎng)模塊,用于系統(tǒng)和上位調(diào)度計(jì)算機(jī)通訊。
現(xiàn)場分布式I/O采用具有Profinet接口的西門子的ET200S系列,用于采集現(xiàn)場的傳感器信號(如光電開關(guān)、接近開關(guān)、限位開關(guān)等)和按鈕指示燈信號。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用西門子ET200S的單相啟動(dòng)器、雙相啟動(dòng)器或軟啟動(dòng)器,每個(gè)ET200S從站帶有一個(gè)IM151-3PN接口模板(雙網(wǎng)口),可以支持Profinet總線的級聯(lián)方式,IM151-3PN接口模板的供電采用單獨(dú)供電方式,保證切斷控制電源時(shí),Profinet網(wǎng)絡(luò)不受影響,通過它就可以和PLC之間建立網(wǎng)絡(luò)通信。
對于需要精確定位的設(shè)備或一些專機(jī)設(shè)備,系統(tǒng)采用變頻器對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在該方案中,采用丹佛斯帶Profinet總線通訊接口的現(xiàn)場安裝的變頻器FC302 IP55系列產(chǎn)品。采用Profinet總線的級聯(lián)方式。配置輸入輸出電抗器、RFI濾波器。變頻器的動(dòng)力輸出線纜采用屏蔽電纜,動(dòng)力輸出線纜和通訊電纜的屏蔽層可靠接地。Profinet總線模板的供電采用單獨(dú)供電方式,保證切斷動(dòng)力電源時(shí),Profinet網(wǎng)絡(luò)不受影響。
在現(xiàn)場操作員終端,操作人員通過觸摸屏終端對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或需要進(jìn)行維護(hù)時(shí),可以通過終端操作來完成模式轉(zhuǎn)換、故障處理、信息維護(hù)等操作。該方案采用的是西門子觸摸屏MP377,通過Profinet和PLC通訊。
對于不支持Profinet總線的器件,該方案采用Profibus總線進(jìn)行通信,并由IE/PB LINK 將現(xiàn)有的Profibus設(shè)備透明地連接到Profinet的設(shè)備。
2.系統(tǒng)特點(diǎn)
現(xiàn)場總線技術(shù)在控制過程的應(yīng)用,節(jié)省了大量的線纜、槽架、連接件,減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)時(shí)間,方便地實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場控制設(shè)備之間以及設(shè)備與控制管理層之間的聯(lián)系,為控制信息進(jìn)入公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了條件。與地點(diǎn)無關(guān)的控制、高速通信、靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、真正的可互操作性和開放性等高級功能的特征,使其具有強(qiáng)大優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景。
采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的開放式、跨供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)的Profinet,可實(shí)現(xiàn)從公司管理層直到現(xiàn)場層直接、透明的訪問。Profinet基于現(xiàn)有成熟IT標(biāo)準(zhǔn),并提供對TCP/IP的全面支持,用戶能夠毫不費(fèi)力的與現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展及便捷集成。
3.系統(tǒng)配置步驟
接下來,我們就以一個(gè)實(shí)例,一步一步教大家如何配置組態(tài)一個(gè)PROFINET IO系統(tǒng)。本實(shí)例項(xiàng)目是由一個(gè)S7-300 PLC , CP343-1(支持PROFINET IO Controller)和具有PN接口的ET200S組成。
第1步,新建一個(gè)項(xiàng)目,插入一個(gè)Simatic 300站,如圖3-1所示:
第2步,在硬件組態(tài)中插入一個(gè)CP343-1,新建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接Ethernet (1),并且配置IP地址,如圖3-2所示:
第3步,在CP343-1的右鍵中選擇“插入PROFINET IO系統(tǒng)”,如圖3-3所示:第4步,在右邊的PROFINET IO設(shè)備欄內(nèi),選擇實(shí)際的遠(yuǎn)程IO設(shè)備,在PROFINET IO總線上插入一個(gè)ET200S站IM151-3PN,并且給給IM151-3PN配置它的設(shè)備名“IM151-3PN”,如圖3-4所示:第5步,在IM151-3PN中插入相應(yīng)的DI和DO模塊,如圖3-5所示:
第6步,選中PROFINET IO總線,然后右鍵菜單選擇“目標(biāo)屬性”,如圖3-6所示:
第7步,在PROFINET IO總線的屬性中,在Communication allocation(PROFINET IO)選項(xiàng)內(nèi)可配置PROFINET IO通訊占比,當(dāng)有PROFINETCBA通訊存在時(shí),必須給PROFINETCBA通訊預(yù)留一部分通訊比例,如圖3-7所示:
第8步,配置IM151-3PN的更新時(shí)間,這個(gè)更新時(shí)間是根據(jù)設(shè)備的性能決定的,性能好的設(shè)備更新時(shí)間可達(dá)1ms,有的廠商提供的PROFINET IO設(shè)備最多也只能有8ms的更新時(shí)間,如圖3-8所示:
第9步,配置IM151-3PN的屬性,分配設(shè)備名,本例就為“IM151-3PN”;設(shè)備號碼本例配置為“1”,Step7會自動(dòng)分配,當(dāng)你有2個(gè)以上的遠(yuǎn)程IO站時(shí),設(shè)備號碼不能重復(fù),否則無法編譯通過;設(shè)備的IP地址是由Step7自動(dòng)分配的,你也可以手動(dòng)指派IP地址;如圖3-9所示:
第10步,編譯硬件組態(tài),如圖3-10所示:
第11步,打開PST軟件,掃描網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,如圖3-11所示:
第12步,按照在Step7中的實(shí)際組態(tài),分配IP地址,如圖3-12所示:
第13步,下載IP地址至設(shè)備中,如圖3-13所示:
第14步,下載后,設(shè)備已經(jīng)有了IP地址了,如圖3-14所示:
第15步,給IM151-3PN也分配IP地址,如圖3-15所示:
第16步,下載硬件組態(tài),如圖3-16所示:
第17步,在線監(jiān)視硬件組態(tài),發(fā)現(xiàn)CP343-1有故障,原因是遠(yuǎn)程站IM151-3PN的設(shè)備名還未分配,如圖3-17所示:
第18步,給IM151-3PN也分配指派設(shè)備名,如圖3-18所示:
第19步,在彈出來的對話框中,選中你要指派設(shè)備名的設(shè)備,然后點(diǎn)擊右邊的“Assign name/指派名稱”按鈕,如圖3-19所示:
第20步,可以看到IM151-3PN已經(jīng)有了設(shè)備名(與硬件組態(tài)的設(shè)備名相同,PN IO 控制器才能依靠此設(shè)備名找到它),如圖3-20所示:
第21步,再次在線監(jiān)視硬件組態(tài),發(fā)現(xiàn)此時(shí)PN IO系統(tǒng)工作正常,如圖3-21所示:
至此,如何組態(tài)PN IO系統(tǒng)已經(jīng)介紹完畢。還有一些注意點(diǎn),如果你用的PLC是S7-300系列的,使用CP卡作為PN IO控制器,都需要在程序里調(diào)用PN_SEND和PN_RECV來驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程IO設(shè)備。而S7-400的PLC是不需要編程的,可以直接驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程IO設(shè)備。
4. 總結(jié)
系統(tǒng)的profinet網(wǎng)絡(luò)集成了強(qiáng)大功能,從網(wǎng)絡(luò)安裝到基于web診斷的整個(gè)自動(dòng)化解決方案的實(shí)現(xiàn);profinet的模塊化結(jié)構(gòu)可非常容易地?cái)U(kuò)展和包含其他功能;profinet提供標(biāo)準(zhǔn)化的獨(dú)立于制造商的工程接口,它能夠方便地把各個(gè)制造商的設(shè)備和組件集成到單一系統(tǒng)中。人機(jī)界面友好,不僅使現(xiàn)場的監(jiān)控更便捷,同時(shí)其通訊功能使車間總控室可以實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場生產(chǎn)情況。
新的控制系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議簡化為一種,極大地節(jié)約了構(gòu)建成本、未來維護(hù)成本。同時(shí)為未來柔性制絲系統(tǒng)的構(gòu)建打下了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南(上下冊),機(jī)械工業(yè)出版社
西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)詳解 ,機(jī)械工業(yè)出版社
圖一:PROFINET IO的現(xiàn)場設(shè)備分布圖
圖二:在Step 7中新建一個(gè)S7-300站
圖三:在硬件組態(tài)中插入一個(gè)CP343-1
圖四:插入PROFINET IO系統(tǒng)
圖五:在PROFINET IO總線上插入一個(gè)ET200S站IM151-3PN
圖六:在IM151-3PN中插入相應(yīng)的DI和DO模塊
圖七:配置PROFINET IO總線的屬性
圖八:選項(xiàng)內(nèi)可配置PROFINET IO通訊占比
圖九:配置IM151-3PN的更新時(shí)間
圖十:配置IM151-3PN的屬性
圖十一:編譯硬件組態(tài)
圖十二:PST軟件掃描網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
圖十三:分配IP地址
圖十四:下載IP地址至設(shè)備中
圖十五:IP地址下載后的CP343-1
圖十六:給IM151-3PN分配IP地址
圖十七:下載硬件組態(tài)
圖十八:CP343-1有故障,原因是遠(yuǎn)程站IM151-3PN的設(shè)備名還未分配
圖十九:給IM151-3PN也分配指派設(shè)備名
圖二十:給IM151-3PN也分配指派設(shè)備名
圖二十一:IM151-3PN已經(jīng)有了設(shè)備名
圖二十二:PN IO系統(tǒng)工作正常