西门子S7200PLC与工业网络应用学习情境9：ProfiNet通信系统.ppt

学习目标 3知识准备 6任务实施1 34任务实施2 70任务实施3 93自我评估112,学习情境9ProfiNet通信系统,知识目标4技能目标5,学习目标,通过本项目的学习，让学员：知道以太网及工业以太网的区别；熟悉ProfiNet工业以太网的系统配置方法；了解S7-200的ProfiNet工业以太网解决方案。,知识目标,通过本项目的学习，让学员：能够正确安装ProfiNet工业以太网络设备；配置ProfiNet工业以太网络设备参数；编写ProfiNet工业以太网通信测试程序；诊断ProfiNet工业以太网络故障。,技能目标,工业以太网概述 7工业以太网设备14ProfiNet的结构和功能18西门子工业以太网网线制作28CP 243-1以太网模块31,知识准备,工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容。产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能满足工业现场的需要。,工业以太网概述 什么是工业以太网,过去十几年中，现场总线是工厂自动化和过程自动化领域中现场级通信系统的主流解决方案。但随着自动化控制系统的不断进步和发展，传统现场总线技术已难以满足用户不断增长需求。一方面随着现场设备智能程度的提高，控制变得越来越分散，分布在工厂各处的智能设备与工厂控制层之间需不断交换控制数据，导致现场设备间数据交换量飞速增长；另一方面随着企业信息化程度提高，用户希望将底层生产数据整合到全厂信息管理系统中，并在信息管理级实现对生产现场的远程服务和维护，这样企业信息管理系统需获取生产现场的数据，所以客户希望管理层和现场级能够使用统一的、与办公自动化技术兼容的通信解决方案。基于这种需求，以太网技术开始逐渐从工厂和企业信息管理层向底层渗透，广泛应用于工厂控制级通信。在自动化世界中使用以太网解决方案显著优势：统一架构、集成通信以及强大服务和诊断功能。从目前工业自动化控制领域情况来看，以太网技术取代现场总线是工业控制网络发展的必然趋势。,工业以太网概述 工业以太网产生的背景,通信确定性与实时性工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信号的确定性。稳定性与可靠性在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。安全性工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统，即信息管理层、过程监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更高，并可与Internet无缝集成，实现数据的共享，提高工厂的运作效率。总线供电问题总线供电（或称总线馈电）是指连接到现场设备的线缆不仅传输数据信号，还能给现场设备提供工作电源。,工业以太网概述 Ethernet应用于工业现场的关键技术,（1）Modbus TCP/IP 该协议由施耐德公司推出，以一种非常简单的方式将Modbus帧嵌入到TCP帧中，使Modbus与以太网和TCP/IP结合，成为Modbus TCP/IP。这是一种面向连接的方式，每一个呼叫都要求一个应答，这种呼叫/应答的机制与Modbus的主/从机制相互配合，使交换式以太网具有很高的确定性，利用TCP/IP协议，通过网页的形式可以使用户界面更加友好。利用网络浏览器便可查看企业网内部设备运行情况。施耐德公司已经为Mod-bus注册了502端口，这样就可以将实时数据嵌人到网页中，通过在设备中嵌入Web服务器，就可以将Web浏览器作为设备的操作终端。,工业以太网概述 工业以太网协议 1/4,（2）ProfiNet ProfiNet是Process Field Net的缩写，它是Profibus客户、生产商与系统集成联盟协会推出的在Profibus与以太网间全开放的通信协议。由于西门子倡导保护过去投资，故其ProfiNet的推出充分考虑了与Profibus的兼容性，实现了两者的无缝连接。而在通信模型中，ProfiNet最大的特点是在其用户层是基于组件的，而依靠工程设计模型实现了组件的连接，从而系统中便可接入多个供应商的设备。ProfiNet主要包含以下3个方面的技术：基于组件对象模型（COM）的分布式自动化系统；规定了ProfiNet现场总线和标准以太网之间的开放、透明通信；提供了一个独立于制造商，包括设备层和系统层的系统模型。,工业以太网概述 工业以太网协议 2/4,（3）HSE 基金会现场总线FF于2000年发布Ethernet规范，称HSE（High Speed Ethernet）。HSE是以太网协议IEEE 802.3，TCP/IP协议族与FF Ill的结合体。FF现场总线基金会明确将HSE定位于实现控制网络与Internet的集成。HSE采用星行构架，并采用交换器连接FF的现场总线装置，实现无缝操作。其中的交换机还有防火墙作用，能有效抵抗干扰。此种以太网最重要的优点是实现了各种级别的冗余功能，保证了网络的可靠性。其通信模型的低层采用Ethernet TCP/IP协议，用户层和应用层则可由现场总线和HSE共用。,工业以太网概述 工业以太网协议 3/4,（4）Ethernet/IP 这是由ODVA（Open Devicenet Vendors Asso-cation）和ControlNet International两大工业组织推出的。Ethernet/IP工业以太网采用有源交换器，用来实现现场总线及其设备与以太网的无缝连接。另外，以太网为星行结构，有利于方便简单的接线和维护等工作的进行。在其星形结构中，采用通信组件，使其可以兼容Rockwell的现场总线设备。而Ethernet IP的通信模型也有其自身特点：在第一层至第四层上，采用Ethernet 802.3协议，之上采用TCP/IP，而在用户层上，采用CIP规范，使Control Net、Device Net和Ethernet共享用户层和应用层。这样通用且开放的应用层协议CIP加上已经被广泛使用的Ethernet和TCP/IP协议，就构成Ethernet/IP协议的体系结构。,工业以太网概述 工业以太网协议 4/4,相信绝大多数人都熟悉集线器。很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。集线器接收到来自某一端口的消息，再将消息广播到其它所有端口。对来自任一端口的每一条消息，集线器都会把它传递到其它各个端口。在消息传递方面，集线器是低速低效的，可能会出现消息冲突。然而，集线器的使用非常简单实际上可以即插即用。集线器没有任何华而不实的功能，也没有冗余功能。,工业以太网设备 工业以太网集线器,（1）工业以太网非管理型交换机 集线器的发展产生了一种叫非管理型交换机的设备。它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，相对集线器更加智能化。非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度。另外，它具有一种称为“MAC地址表”的功能，能识别和记忆网络中的设备。换言之，如果端口2收到一条带有特定识别码的消息，此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次巨大的改进。然而，非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。,工业以太网设备 工业以太网交换机 1/3,（2）工业以太网管理型交换机 工业以太网连接设备发展的下一代产品是管理型交换机。相对集线器和非管理型交换机，管理型交换机拥有更多更复杂的功能，价格也高出许多，通常是1台非管理型交换机的34倍。管理型交换机提供了更多的功能，通常可以通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互，用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。一些老设备可能无法使用自动交互功能，因此手动配置功能是必不可缺的。绝大多数管理型交换机通常也提供一些高级功能，如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议)，用于诊断的端口映射，用于网络设备成组的VLAN（虚拟局域网），用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机，可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构，管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断最优传输路径和备用路径，当优先路径中断时自动阻断（block）备用路径。,工业以太网设备 工业以太网交换机 2/3,（3）工业以太网管理型冗余交换机 高级的管理型冗余交换机提供了一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、安全性方面严格要求的冗余系统进行了设计上的优化。构建冗余网络的主要方式主要有：STP、RSTP；环网冗余RapidRingTM以及Trunking。,工业以太网设备 工业以太网交换机 3/3,为保证通信实时性，需对信号传输时间做精确计算。当然，不同现场应用对通信系统实时性有不同要求，在衡量系统实时性时，使用响应时间作为一个标尺。根据响应时间不同，ProfiNet支持3种通信方式：（1）TCP/IP标准通信 ProfiNet基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准。TCP/IP是IT领域关于通信协议方面事实上的标准，其响应时间大概在100ms量级，对于工厂控制级应用来说，这个响应时间足够。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet实时通信 1/3,（2）实时（RT）通信 对于传感器和执行器设备间数据交换，系统对响应时间要求更为严格，需510ms的响应时间。目前，可使用现场总线技术达到，如Profibus DP。对于基于TCP/IP的工业以太网技术，使用标准通信栈来处理过程数据包需要很可观的时间，因此，ProfiNet提供一个优化的、基于以太网第2层（Layer 2）的实时通信通道，通过该通道，极大减少了数据在通信栈中的处理时间。因此，ProfiNet获得等同甚至超过传统现场总线系统的实时性能。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet实时通信 2/3,（3）同步实时（IRT）通信 在现场级通信中，对通信实时性要求最高的是运动控制。伺服运动控制对通信网络提出极高要求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1s，以保证及时、确定的响应。ProfiNet使用同步实时（Isochronous Real-Time，IRT）技术来满足如此苛刻的响应时间。为保证高质量等时通信，所有网络节点须很好实现同步，才能保证数据在精确相等时间间隔内被传输，网络上所有站点须通过精确时钟同步以实现同步实时。通过规律的同步数据，其通信循环同步的精确度可达到微秒级。该同步过程可精确记录其所控制系统的所有时间参数，因此能在每个循环开始实现非常精确的时间同步。这么高的同步水平单纯靠软件是无法实现的，须依靠网络第2层中硬件的支持，即西门子IRT同步实时ASIC芯片。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet实时通信 3/3,通过集成ProfiNet接口，分布式现场设备可直接连接到ProfiNet上。以ET 200系列分布式I/O（ProfiNet IO）为例，集成ProfiNet接口，可实现现场分布式I/O与ProfiNet的通信。除ET 200外，其他设备，如PLC和驱动设备等也可提供ProfiNet与其他设备的通信。对于现有现场总线通信系统，可通过代理服务器实现与ProfiNet的透明连接。如通过IE/PB Link（ProfiNet和Profibus间的代理服务器）可将一个Profibus网络透明地集成到ProfiNet中，Profibus各种丰富的设备诊断功能同样也适用于ProfiNet。对于其他类型现场总线，可通过同样的方式，使用一个代理服务器将现场总线网络接入到ProfiNet中。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet分布式现场设备,通过ProfiNet的同步实时（IRT）功能，可轻松实现对伺服运动控制系统的控制。在ProfiNet同步实时通信中，每个通信周期被分成两个不同部分：一个是循环的、确定的部分，称为实时通道；另一个是开放通道，标准TCP/IP数据通过这个通道传输。实时通道中为实时数据预留了固定循环间隔的时间窗，而实时数据总是按固定次序插入，因此实时数据就在固定间隔被传送，循环周期中剩余时间用来传递标准TCP/IP数据。两种不同类型数据就可同时在ProfiNet上传递，且不会互相干扰。通过独立实时数据通道，保证对伺服运动系统的可靠控制。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet运动控制,随着现场设备智能程度的不断提高，自动化控制系统分散程度也越来越高。工业控制系统正由分散式自动化向分布式自动化演进。因此，基于组件的自动化（Component Based Automation，CBA）成为新兴趋势。工厂中相关机械部件、电气/电子部件和应用软件等具有独立工作能力的工艺模块抽象成为一个封装好的组件，各组件间使用ProfiNet连接。通过SIMATIC iMap软件用图形化组态方式实现各组件间通信配置，不需另外编程，大大简化系统配置及调试过程。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet与分布式自动化,ProfiNet支持星型、总线型和环型拓扑结构。为减少布线费用并保证高度可用性和灵活性，ProfiNet提供大量工具帮助用户方便实现安装。特别设计的工业电缆和耐用连接器满足EMC和温度要求，并在ProfiNet框架内形成标准化，保证不同制造商设备间的兼容性。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet网络安装,ProfiNet一个重要特征是可同时传递实时数据和标准TCP/IP数据。在其传递TCP/IP数据的公共通道中，各种业已验证的IT技术都可使用（如http、HTML、SNMP、DHCP和XML等）。在使用ProfiNet时，可使用这些IT标准服务加强对整个网络的管理和维护，可节省调试和维护成本。ProfiNet实现从现场级到管理层的纵向通信集成，一方面方便管理层获取现场级数据，另一方面原本在管理层存在的 数据安全性问题也延伸到了现场级。为保证现场级控制数据安全，ProfiNet提供特有安全机制，通过使用专用安全模块，可保护自动化控制系统，使自动化通信网络安全风险最小化。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet IT标准与网络安全,在过程自动化领域中，故障安全是相当重要的概念。所谓故障安全，即指当系统发生故障或出现致命错误时，系统能恢复到安全状态（即“零态”），不会对操作人员和过程控制系统造成损害。这里，安全有两方面含义：一方面是指操作人员的安全，另一方面指整个系统的安全。因为在过程自动化领域中系统出现故障或致命错误时，很可能会导致整个系统的爆炸或毁坏。ProfiNet集成了ProfiSafe行规，实现IEC 61508中规定的SIL3等级的故障安全，保证了整个系统安全。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet故障安全,ProfiNet不仅可用于工厂自动化场合，也同时可面对过程自动化的应用。通过代理服务器技术，ProfiNet可无缝集成现场总线Profibus和其他总线。作为国际标准IEC 61158重要组成部分，ProfiNet完全开放，Profibus国际组织成员公司在2004年汉诺威展览会上推出大量带有ProfiNet接口的设备，为ProfiNet技术的推广和普及起到积极作用。借助于实时通信技术，ProfiNet可直接应用于底层的现场级通信（包括运动控制），由此也实现全厂通信网络的纵向统一，管理层可方便地将现场生产数据集成到企业信息处理系统中，为MES和ERP系统的应用打下基础；基于组件的自动化（CBA）将自动化系统的构建简化为不同功能工艺模块间的连接，大大降低系统构建成本；IT标准和网络安全使用户在现场通信网络中放心享受IT技术带来的便利；集成的故障安全功能保证了系统可靠性，为ProfiNet在过程自动化领域中的应用奠定了良好基础。,ProfiNet的结构和功能 ProfiNet与过程自动化,工业以太网屏蔽双绞线，订货号：6XV1 840-2AH10，外形如图所示。,西门子工业以太网网线制作 PrfiNet网线组件1/2,工业以太网快速连接插头JR45，订货号：6GK1 901-1BB10-2AB0，外形及结构如图所示。,西门子工业以太网网线制作 PrfiNet网线组件2/2,西门子工业以太网网线制作 电缆的制作,CP243-1是S7-200系列PLC的以太网通信处理器模块，专门为S7-200 PLC系统设计。通过CP 243-1可将S7-200 PLC系统连接到工业以太网（IE）中。CP 243-1还可用于实现S7低端性能产品的以太网通信。因此，可以使用STEP 7-Micro/Win对S7-200进行远程组态、编程和诊断。而且，一台S7-200还可通过以太网与其它S7-200、S7-300或S7-400系统进行通信，并可与基于OPC的服务器进行通信，还可以与SIMATIC操作面板（OP）建立通信。,CP 243-1以太网模块 1/3,CP 243-1以太网模块 2/3,CP 243-1可以与以下版本的S7-200 CPU连接：CPU 222 Rel.1.10或以上；CPU 224 Rel.1.10或以上；CPU 226 Rel.1.00或以上；CPU 226XM Rel.1.00或以上。每个S7-200 CPU只能连接一个CP 243-1，如果连接多个CP 243-1，将不能保证S7-200系统的正常运行。,CP 243-1以太网模块 3/3,控制要求35任务分析36实施方案37方案调试63,任务实施1S7-200之间的ProfiNet通信系统,建立S7-200与S7-200之间的ProfiNet通信系统的硬件连接，进行以太网系统组态，编写基本通信程序，然后设计通信系统的调试方案，并对系统进行调试。,控制要求,多台S7-200之间的工业以太网通信，需通过工业以太网交换机建立S7-200 PLC之间的硬件连接，并要求参与通信的S7-200 CPU版本至少在Rel.1.10以上，且必须配置CP243-1（或CP 243-1 IT）西门子S7-200 PLC专用工业以太网通信处理器。S7-200之间以太网通信为服务器-客户机方式，S7-200的CP243-1既可以作为服务器，也可以作为客户机。S7-200之间的以太网组态，可使用STEP 7-Micro/Win V4.0软件自带的以太网向导工具完成。本例选择在2台S7-200 PLC之间进行工业以太网通信，将其中一台CP243-1配置为服务器（IP地址设置为：192.168.1.2），另一台CP243-1配置为客户机（IP地址设置为：192.168.1.3）。,任务分析,通信设备软硬件配置38配置服务器39配置客户机 50编写通信程序 56,实施方案,通信设备软硬件配置,配置服务器启动工业以太网向导 1/2,打开STEP 7 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP6编程软件，选择CPU类型，如果在CPU列表内找不到所用CPU型号，则可以在建立连接后通过“读取PLC”来读出CPU的型号。执行菜单命令“文件”“另存为”，将系统新建项目另存为“CP243-Server”。第一次组态时，由于还没有对CP 243-1设置IP地址，因此需要用通信电缆（如PC/PPI电缆、RS-232/PPI多主站电缆、USB/PPI多主站电缆、CP 5611+RS-485电缆，或CP 5512+RS-485电缆，本例选择USB/PPI多主站）连接S7-200 CPU编程口到计算机，并在“设置PG/PC接口”对话框中选择接口类型。然后在通信对话框中双击“双击刷新”按钮，STEP 7-Micro/WIN立即搜索并显示与编程设备（或计算机）相连接的在线CPU设备的型号及站点地址。,配置服务器启动工业以太网向导 2/2,执行菜单命令“工具”“以太网向导”，启动工业以太网向导程序，如图所示。,配置服务器设置CP 243-1通信处理器的位置,单击“下一步”按钮，进入向导的第2步，系统要求指定CP243-1模块的安装位置。S7-200 CPU右边第1个模块为0位置、第2个模块为1位置，依次类推。,配置服务器设置CP 243-1模块的IP地址及连接类型,单击“下一步”按钮，进入向导第3步，系统提示为CP 243-1设置IP地址及模块连接类型。网关的设置要与工业以太网交换机的网关设置一致，IP地址要与网关地址相匹配，且不能与其他网络设备的IP地址相同，子网掩码则采用默认设置。,配置服务器设置CP 243-1模块的Q地址及连接数,单击“下一步”按钮，进入向导第4步，系统提示为CP 243-1模块设置Q地址及通信连接数，如图所示。,配置服务器设置CP 243-1模块为服务器,单击“下一步”按钮，进入向导第5步，系统提示将该CP 243-1设置为客户机或服务器，缺省设置为客户机，本例设置为服务器。,配置服务器配置服务器参数,单击“确认”按钮，进入向导第6步，系统提示为CP 243-1服务器配置生成CRC（循环冗余校验）保护并设置“保持活动时间间隔”。,配置服务器为CP 243-1分配V存储区,单击“下一步”按钮，进入向导第7步，系统提示为此配置分配V存储器地址。组态配置要占用一定的V存储区，该存储区的大小随组态的不同有所变化，一旦设置在用户程序中不允许再被使用。,配置服务器生成配置说明信息,单击“下一步”按钮，进入向导第8步，系统按前面的配置说明所生成的组件情况。如子程序“ETH1_CTRL”及配置名称“ETH配置1”的说明信息。,配置服务器生成以太网控制子程序 1/2,单击“完成”按钮，完成向导配置，根据CP 243-1的安装位置不同，向导自动生成以太网控制初始化及CP 243-1监控子程序“ETHx_CTRL”。其中的x就是CP 243-1安装位置序号。,配置服务器生成以太网控制子程序 2/2,“ETH1_CTRL”各端口参数的意义如下：EN为使能端，通信时应保持该端口为常“1”状态。CP_Ready为CP 243-1模块运行准备就绪的状态信号，连接“位变量”。当CP 243-1运行准备就绪时，该端口将输出“1”信号，对应的“位变量”为“1”；否则，输出“0”信号。Ch_Ready为数据传输通道准备就绪的状态信号，连接“字变量”。Ch_Ready的位07分别对应显示通道07的连接状态。“1”表示对应通道准备就绪；“0”则表示对应通道未做好准备。Error为错误信号。如果在CP 243-1中出现错误，则可以从该返回参数中读取相关的错误代码。,配置客户机为客户机配置服务器,在STEP 7-Micro/Win中重新创建一个项目，选择CPU型号为CPU 222 REL 02.01，并另存为“CP243-Client”。,配置客户机创建数据传输 1/2,单击“数据传输”按钮，为该连接配置1个“从远程服务器连接读取数据”的数据传输。,配置客户机创建数据传输 2/2,单击“新传输”按钮，为该连接配置1个“将数据写入远程服务器连接”的数据传输。,配置客户机生成配置组件 1/3,客户机的其他向导设置选项与服务器相同。与服务器配置结果不同的是以太网向导生成了2个子程序（“ETH1_CTRL”和“ETH1_XFR”）及1个全局符号表（ETH1_SYM）。,配置客户机生成配置组件 2/3,配置客户机生成配置组件 3/3,ETHx_XFR为CP 243-1的数据传输子程序。通过调用该子程序，可以引导CP 243-1实现在S7-200和远程连接之间进行数据传送。只有在选择至少配置1个客户机连接时，才会生成该子程序。CP 243-1所进行的数据访问类型，在组态时规定。因此，可以组态时定义以下参数：访问哪些数据；是读这些数据或是写这些数据；想从哪一个通信伙伴检索这些数据，或想将这些数据传送到哪一个通信伙伴。,编写通信程序编写服务器侧通信程序,在服务器侧不必激活数据传输，只需在主程序中调用以太网通信初始化及CP 243-1监控子程序“ETH1_CTRL”，然后将整个项目下载到S7-200 CPU，即可实现与客户机的以太网通信。,编写通信程序编写客户机侧通信程序（方案1）1/2,在客户机侧主程序中先调用以太网通信初始化及CP 243-1监控子程序“ETH1_CTRL”，再分别为2个数据传输“S_C_10_2”和“C_S_10_1”调用以太网数据传输子程序“ETH1_XFR”。由于每个通道同时只能有1个ETH1_XFR子程序调用被激活，且1个通道不能并行进行几个数据传输。因此，本例中用I0.0对2个数据传输的ETH1_XFR子程序调用进行切换，当I0.0为0时，执行从服务器到客户机的数据传输S_C_10_2；当I0.0为1时，执行从客户端到服务器的数据传输C_S_10_1。,编写通信程序编写客户机侧通信程序（方案1）2/2,编写通信程序编写客户机侧通信程序（方案2）1/4,也可以将“START”输入与“ETHx_XFR”子程序的“Done”返回值和“ETHx_CTRL”子程序的“CH_Ready”返回值的相应位进行并联，自动切换多个数据传输的“ETHx_XFR”子程序调用。,编写通信程序编写客户机侧通信程序（方案2）2/4,编写通信程序编写客户机侧通信程序（方案2）3/4,编写通信程序编写客户机侧通信程序（方案2）4/4,方案调试CP 243-1客户机侧的网络调试程序（方案1）1/2,在方案1通信程序的基础上，根据设计的测试方案编写网络调试程序。,方案调试CP 243-1客户机侧的网络调试程序（方案2）2/2,在方案2通信程序的基础上，根据设计的测试方案编写网络调试程序。,方案调试CP 243-1服务器侧的网络调试程序,方案调试网络调试 1/4,用编程电缆分别连接2台S7-200 CPU，并将程序分别对应下载到客户机和服务器。下载完成后，将2个CP 243-1用网线连接到工业以太网交换机X208的任意2个端口上，并将编程用的计算机的网卡也连接到工业以太网交换机上。打开“设置PG/PC接口”对话框，选择计算机所支持的以太网卡，然后单击“属性”按钮，再单击“网络属性”按钮，修改计算机的IP地址，使之与2个CP 243-1处于同一个子网内。本例可将计算机的IP设置为：192.168.1.4。,方案调试网络调试 2/4,方案调试网络调试 3/4,在STEP 7-Micro/Win窗口内打开“通信”对话框，然后在左侧的地址选项内单击“浏览”按钮，打开“IP地址浏览器”。单击“新地址”按钮，将刚才所建的工业以太网内所有站点的IP地址通过建立新地址的方式输入进来，最后单击“确认”按钮。,方案调试网络调试 4/4,双击“双击刷新”按钮，搜索以太网内的连接站点，分别在相互通信的2台S7-200 PLC系统上给定IB0，观察能否在对方的QB0上显示。,控制要求71任务分析72实施方案73方案调试89,任务实施2S7-200作客户机与300/400的ProfiNet通信,以S7-200为客户机，S7-300/400为服务器，建立S7-200与S7-300/400的ProfiNet通信系统的硬件连接，进行以太网系统组态，并编写基本通信程序。,控制要求,S7-200与S7-300/400的ProfiNet通信，需通过工业以太网交换机或直连网络电缆进行。在S7-200侧，要求CPU版本至少在Rel.1.10以上，并配置CP243-1西门子工业以太网通信处理器；S7-300/400侧，要求CPU具有PN接口，否则应配置CP 343-1或CP 443-1工业以太网专用通信处理器。S7-200与S7-300/400通过工业以太网通信时，CP 243-1既可以作为服务器，也可以作为客户机。当CP 243-1作为服务器时，CP 343-1/CP 443-1的版本至少在V1.1以上。S7-200侧的以太网通信组态可在STEP 7-Micro/Win V4.0环境下，通过以太网向导进行组态；S7-300/400侧则使用STEP 7进行以太网组态。本例在1台S7-200 PLC+CP 243-1与1台CPU 315F-2PN/DP之间建立工业以太网连接，将CP 243-1配置为客户机，IP地址为“192.168.1.3”；将CPU 315F-2PN/DP配置为服务器，IP地址为“192.168.1.2”。故只需在S7-200侧编写通信程序。,任务分析,通信设备软硬件配置74配置客户机76配置服务器 83编写通信程序 87,实施方案,通信设备软硬件配置 1/2,通信设备软硬件配置 2/2,配置客户机设置基本参数 1/2,打开STEP 7 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP6编程软件，执行菜单命令“文件”“另存为”，将系统新建的项目另存为“S7-CP243-Client”。用USB/PPI多主站电缆连接S7-200 CPU与计算机，并设置好通信参数，读取CPU类型。然后按照前述方法启动以太网向导指令，在向导的第3步将CP 243-1的IP地址设置为“192.168.1.3”；在向导的第5步将CP 243-1设置为客户机，为该客户机指定服务器IP地址为“192.168.1.2”，并为该连接建立一个连接名，本例命名为“CP243_WR”。,配置客户机设置基本参数 2/2,配置客户机新建数据传输 1/2,为当前连接配置数据传输“CP243_R”,将远程服务器的MB20MB21传输到本地VB220VB221,配置客户机新建数据传输 2/2,为当前连接配置数据传输“CP243_W”，将本地数据VB230VB231传输到远程服务器的MB30MB31。,配置客户机生成组件 1/3,以太网向导生成了2个子程序（ETH1_CTRL和ETH1_XFR）和1个全局符号表（ETH1_SYM）。,配置客户机生成组件 2/3,配置客户机生成组件 3/3,组态S7-300服务器 创建项目,打开“SIMATIC Manager”，执行菜单命令“File”“New”新建一个项目，并命名为“S7-CP243-Server”。然后单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“Insert New Object”“SIMATIC 300 Station”插入1个S7-300工作站。选中“SIMATIC 300(1)”，然后在右视窗中双击“Hardware”图标，打开硬件组态窗口。按S7-300系统硬件配置清单依次插入电源、CPU、信号模块。,组态S7-300服务器 新建以太网子网 1/3,组态S7-300服务器 新建以太网子网 2/3,本例将PN接口的IP地址设置为“192.168.1.2”，子网名称采用缺省命名，即“Ethernet(1)”。设置完毕，执行“Station”“Save and Compile”菜单命令进行编译保存。系统自动在CPU的PN-IO接口上拖出一条导轨，这就是以太网线。,组态S7-300服务器 新建以太网子网 3/3,执行“Options”“Configure Network”菜单命令，打开网络配置窗口。网络设置完成后，直接将组态信息下载到S7-300即可，作为服务器的S7-300系统不需要编写专门的通信程序。执行“Network”“Save and Compile”菜单命令对网络进行编译保存，然后单击CPU 315F-2PN/DP位置，在下面的视窗中可以看到当前网络的状况。,编写客户机侧通信程序 1/2,在客户机侧主程序中先调用CP 243-1模块的初始化子程序“ETH1_CTRL”，再分别为2个数据传输“CP243_R”和“CP243_W”调用以太网数据传输子程序“ETH1_XFR”，然后将整个项目下载到S7-200 CPU，即可实现与S7-300服务器的以太网通信。,编写客户机侧通信程序 2/2,方案调试CP 243-1客户机侧的网络调试程序,在通信程序的基础上，根据设计的测试方案编写网络调试程序。,方案调试S7-300服务器侧的网络调试程序,方案调试网络调试 1/2,使用工业以太网交换机X208或者以太网直连电缆将CP243-1和CPU 315F-2PN/DP连接在一起，然后分别下载客户机及服务器的硬件组态信息及通信程序，就可以在两个CPU之间交换数据了。在S7-300服务器侧插入一个变量表，输入变量MB30、MB31、MB10、MB11，联机并切换到监控状态，并对MB10和MB11强制输入一个值。观察接收缓冲区是否能够正常接收数据（MB30、MB31应分别与S7-200的MB0、MB1对应一致）。,方案调试网络调试 2/2,在S7-200客户机侧打开状态表，输入变量MB0、MB1、VB220、VB221，并对MB0和MB1强制输入一个值。观察接收缓冲区是否能够正常接收数据（MB220、MB221应分别与S7-300的MB10、MB11对应一致）。,控制要求94任务分析95实施方案96方案调试 111,任务实施3S7-200作服务器与S7-300/400的ProfiNet通信,以S7-200为服务器，S7-300/400为客户机，建立S7-200与S7-300/400的ProfiNet通信系统的硬件连接，进行以太网系统组态，并编写基本通信程序。,控制要求,S7-300作客户机的组态不同于作服务器的组态，作为客户机的S7-300系统，必须建立“S7 Connection”，并设置网络详细参数。本例在S7-200 PLC+CP 243-1与CPU 315F-2PN/DP之间建立工业以太网连接，将CP 243-1配置为服务器，IP地址为“192.168.1.3”；将CPU 315F-2PN/DP配置为客户机，PN接口的IP地址为“192.168.1.2”。,任务分析,通信设备软硬件配置97配置服务器99配置客户机 101编写通信程序 108,实施方案,通信设备软硬件配置 1/2,通信设备软硬件配置 2/2,配置服务器设置基本参数 1/2,打开STEP 7 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP6编程软件，执行菜单命令“文件”“另存为”，将系统新建的项目另存为“S7-CP243-Server”。用USB/PPI多主站电缆（也可以是其他支持PPI协议的电缆）连接S7-200 CPU与计算机，并设置好通信参数，读取CPU类型。启动以太网向导程序，对CP 243-1进行配置。CP 243-1作服务器的网络配置方法及配置步骤前面已经介绍。将CP 243-1的IP地址设置为“192.168.1.3”，在选择连接属性时将其设置为“此为服务器连接”，对应S7-300客户机的TSAP为“03.02”，IP地址为“192.168.1.2”。,配置服务器设置基本参数 2/2,组态S7-300客户机 创建项目,打开“SIMATIC Manager”，执行菜单命令“File”“New”新建一个项目，并命名为“S7-CP243-Client”。然后单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“Insert New Object”“SIMATIC 300 Station”插入1个S7-300工作站。,组态S7-300客户机 新建以太网子网,组态S7-300客户机 网络连接配置 1/5,在硬件组态窗口内执行菜单命令“Options”“Configure Network”，打开网络配置窗口。执行菜单命令“Network”“Save and Compile”对网络配置保存并编译。,组态S7-300客户机 网络连接配置 2/5,在对话框内单击“CPU 315F-2PN/DP”，在下方的视窗内出现本地ID和通信伙伴ID设置栏。,组态S7-300客户机 网络连接配置 3/5,双击栏目的第一行，则弹出“Insert New Connection”对话框。选择“Unspecified”及“S7 connection”选项，然后单击“Apply”按钮，弹出“Properties S7 connection”对话框。,组态S7-300客户机 网络连接配置 4/5,因为S7-300为客户机，故应激活“Establish an active connection”选项。在“Local ID”选项填写数字“1”，该参数在后面的编程中会用到。在“Partner”（通信伙伴）的“Addre