西门子5.5千瓦功率模块
1 PROFINET IO概述
上图中的硬件组成:
模块名称
模块型号
订货号
数量
CPU
CPU315-2PN/DP
6ES7 315-2EH13-0AB0
1
存储卡
MMC 128K
6ES7 953-8LG00-0AA0
3
电源
PS307 5A
6ES7 307-1EA00-0AA0
1
交换机
SCALANCE X206-1
6GK5 206-1BB00-2AA3
1
ET200S1接口模块
IM151-3 PN HF
6ES7 151-3BA20-0AB0
1
ET200S1电源模块
PM-E
6ES7 138-4CA00-0AA0
1
ET200S1数字量输入模块
4DI
6ES7 131-4BB00-0AA0
2
ET200S1数字量输出模块
2DO
6ES7 132-4BB00-0AA0
2
ET200S1电源端子模块
TM-P15N23-A0
6ES7193-4CD70-0AA0
1
ET200S1普通端子模块
TM-E15C24-01
6ES7193-4CB30-0AA0
4
ET200S2接口模块
IM151-3 PN HF
6ES7 151-3BA20-0AB0
1
ET200S2电源模块
PM-E
6ES7 138-4CA00-0AA0
1
ET200S2数字量输入模块
4DI
6ES7 131-4BB00-0AA0
2
ET200S2数字量输出模块
2DO
6ES7 132-4BB00-0AA0
2
ET200S2电源端子模块
TM-P15N23-A0
6ES7193-4CD70-0AA0
1
ET200S2普通端子模块
TM-E15C24-01
6ES7193-4CB30-0AA0
4
快速连接RJ45接头180o
IE FC RJ45 Plug 180
6GK1 901-1BB10-2AB0
4
快速连接RJ45接头90 o
IE FC RJ45 Plug 90
6GK1 901-1BB20-2AB0
2
快速连接标准电缆
FC Standard Cable
6XV1 840-2AH10
上图中的软件组成:
软件名称
版本
Windows XP
SP2
Step7
V5.4 SP2 or high
4.2 新建一个项目
点击按钮,在SIMATIC Manager中新建了该工程。
4.4 对IO Controller进行硬件组态
这时会出现设置以太网接口的属性界面,根据需要可以使用其它的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)点击OK即可。
说明
模拟量输入模块提供模拟量信号(电流,电压,电阻或温度)的标准化的数值。这些数值一定要能体现测量的参数(例如,以公升为单位的液位)。这一过程称为模拟量的标准化或标定。
相对应的用户程序计算出过程值,过程值必须转换成一个数值,这一数值能使模拟量模块转换成模拟量信号,进而使得此模拟量信号能都驱动一个模拟量执行机构。这一转换过程称为去标准化。下面提供的下载的功能库可以用来实现模拟量的标准化和去标准化。
图 01 展示了标准化的示例。
图 02展示了去标准化的示例
y值始终是转换结果,x值是已知的参数。
可装载的这4个功能不同之处在于y和x对应的数据类型。
说明
采用FC165(将整数规格化到实数)编程示例
声明
名称
类型
说明
in
X
INT
范围 {-32768,..,0,..,+32767}
in
yMIN
REAL
y值较小值
in
yMAX
REAL
y值较大值
in
x0
INT
范围 {-32768,..,0,..,+32767}
in
y0
REAL
范围 {-3.402823e+38,..,
in
x1
INT
范围 {-32768,..,0,..,+32767}
in
y1
REAL
范围 {-3.402823e+38,..,
out
y
REAL
范围 {-3.402823e+38,..,
通过输入 yMIN 和 yMAX可以将低于低限,**高限的值限定到范围值y内。通过这种方式过滤掉模拟量输入和输出模块的**量程限度和低于量程限度的区域。
所以Y值是根据线性方程式 y = a x + b来计算
这取决于下面的关系式:y = (y1-y0) / (x1-x0) * (x-x0) + y0
通过FC165(整数〉实数)线性规格化示例
模拟量输入板模块检测到4~20mA的输入信号。这一信号转换到CPU内部的值对应范围0~27648。液位就是用这种方式测量的。如示例所示4mA对应液位0.0m,20mA对应液位1.7m。
这取决于下面的参数:
可以这样调用FC165:
PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准(IEC 61158)。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采用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)制定由一个中央控制器(IO controller, IO控制器)。借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器,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 监视设备)用于HMI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能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样,创造出自动化的解决方案。所以不管您组态PROFINET IO或PROFIBUS,在STEP7中有着相同的应用程序外观。
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
作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
? CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN
作为IO控制器的CPU模块,用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
? IE/PB LINK PN IO
将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET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的代理设备。
? CP343-1
用于连接S7-300到PROFINET,连接现场设备的通讯处理器。
? CP443-1 Advanced
用于连接S7-400到PROFINET,连接现场设备并带有集成的WEB服务器和集 成的交换机的通讯处理器。
? CP1616
可作为IO设备。用于连接PC到PROFINET,连接现场设备并带有集成交换机的通讯处理器。
? SOFT PN IO
作为IO控制器,用于运行编程器或PC的通讯软件。
? STEP7
用于已有的PROFIBUS进行传统方式组态PROFINET。
3 PN IO 组态
PROFINET IO的IO现场设备在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. 编写相关程序,下载到IO 控制器中
3. IO控制器和IO设备自动的交换数据
3.1本例设备简介
4 PN IO的组态步骤
4.1 打开Step7软件
在桌面上选择Step7图标SIMATIC Manager,并双击。
或在Start中寻找SIMATIC Manager程序,点击打开。
打开的Step7软件
点击工具栏中的按钮,弹出New project(新建项目)对话框。在Name: 栏中写入要新建的工程名,PNController_IODevice1。可以点击按钮,给新建的工程存储在新的路径下,D:\zhao xin\PN\workshop\Getting started。
西门子5.5千瓦功率模块
4.3 添加IO Controller
在SIMATIC Manager左侧栏内,右键点击,弹出菜单,插入一个S7-300站。
插入S7-300站后的SIMATIC Manager的界面。双击图标,或点击图标的+号,点击图标,在右侧会显示出图标。双击该图标,打开HW Config界面对该项目进行硬件组态。
右侧栏内为产品分类,点击图标的+号。找到RACK 300的机架Rail,用鼠标托拽到左上侧的空白栏内。
在这个机架中添加IO控制器的CPU模块,找到CPU-300的CPU315-2PN/DP的版本V2.6,使用鼠标托拽到机架的2号槽中。
这时,会看到CPU控制器的PN-IO左侧出现一个轨线图标,说明已经建立了一个名字为Ethernet(1)的子网在。HW Config界面的结果。
4.5 对IO Device进行硬件组态
在这个子网Ethernet(1)中,配置另外两个IO设备站,配置IO设备站与配置PROFIBUS从站类似。同样在右侧的栏内找到需要组态的PROFINET IO的ET200S的标识,并且找到与相应的硬件相同的订货号的ET200S接口模块。
然后使用鼠标把该接口模块的图标托拽到Ethernet(1)上。
用鼠标双击(1)IM151-3图标,弹出该ET200S的属性界面。可以看到对于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,这里改为ET200S1。Device Number设备号码用于表示设备的个数。IP地址也可以根据需要来修改。这里使用默认状态192.168.0.2。点击OK按钮,关闭该对话框。
用鼠标单击(1)ET200S1图标,会在左下栏中显示该IO设备的模块列表。目前只有PN接口模块在槽号0上。
使用同样的方式在右侧的产品栏内,选择其它ET200S的模块添加到IO设备的模块列表中。首先选择PM-E模板,注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的1号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该图标可以打开并修改其电源模板属性,这里使用默认方式。
使用同样的方式在右侧的产品栏内,选择4DI模板,注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的2和3号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该图标可以打开并修改其DI模板属性,这里使用默认方式。可以看到DI模板的地址为0.0至0.3,1.0至1.3。
使用同样的方式在右侧的产品栏内,选择2DO模板,注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号要相同。使用鼠标托拽到该列表的4和5号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该图标可以打开并修改其DO模板属性,这里使用默认方式。可以看到DO模板的地址也为0.0至0.1,1.0至1.1。
图 01
图 02
这些功能不改变地址寄存器AR1/AR2的值,采用FBD和LAD编程时提供了ENO指令,将RLO=0或1存储在BR位。
FC165的参数:
{-3.402823e+38,..,
0.0,..,+3.402823e+38}
{-3.402823e+38,..,
0.0,..,+3.402823e+38}
0.0,..,+3.402823e+38}
0.0,..,+3.402823e+38}
0.0,..,+3.402823e+38}
图 03
P0(x0=0; y0=0.0)
P1(x1=+27648; y1=+1.7)
CALL
FC 165
x:=
PEW 20
yMIN:=
0,0
yMAX:=
1,7
x0:=
0
y0:=
0,0
x1:=
27648
y1:=
1,7
y:=
MD22