PROFINET CBA通信入门

PROFINETCBA通讯PROFINETCBACommunicationGettingStartedEdition（2008-01）SIEMENSA&DCS摘要通过PROFINETCBA，基于组件的自动化，支持分布式自动化系统之间的通讯。本文举例CP443-1Adv和CPU317-PN/DP通过Step7分别生成两个组件，然后通过iMap组态组件。下载组态信息到相应的站中。实现PROFINETCBA通讯。通过一步一步的组态，给读者一个清晰的组态PROFINETCBA通讯的实现方法。关键字PROFINET,PROFINETCBA通讯,工业以太网,PG/PC,iMap,OPC,Step7KeywordsPROFINET,PROFINETCBACommunication,IE,PG/PC,iMap,OPC,Step7A&DService&SupportPage2-80目录1PROFINETCBA概述.........................................................................................................42PROFINET组件设备.........................................................................................................53PNCBA组态......................................................................................................................63.1本例设备简介...............................................................................................................74PNCBA组态步骤...............................................................................................................84.1打开Step7软件............................................................................................................84.2创建CP443-1Adv组件..............................................................................................104.21新建一个项目.......................................................................................................104.22添加S7-400站.....................................................................................................124.23对S7-400站进行硬件组态...................................................................................154.24设置PG/PC接口...................................................................................................224.25下载S7-400硬件组态..........................................................................................254.26创建S7-400组件接口..........................................................................................274.27创建S7-400组件..................................................................................................324.28编写S7-400程序..................................................................................................364.29下载S7-400程序..................................................................................................404.3创建CPU317-PN/DP组件.........................................................................................404.31新建一个项目.......................................................................................................404.32添加S7-300站.....................................................................................................424.33对S7-300站进行硬件组态...................................................................................424.34下载S7-300硬件组态..........................................................................................444.35创建S7-300组件接口..........................................................................................454.36创建S7-300组件..................................................................................................464.37编写S7-300程序..................................................................................................474.4打开iMap软件............................................................................................................484.5使用iMap导入组件.....................................................................................................504.6使用iMap互连组件.....................................................................................................524.7编译和下载组件.........................................................................................................594.8在线测试组件............................................................................................................664.9可视化过程数据.........................................................................................................71A&DService&SupportPage3-801PROFINETCBA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（IEC61158）。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。PROFINETCBA(Componentbasedautomation)，根据基于组件的自动化，支持分布式自动化系统的通讯。基于组件的自动化适用于全集成自动化理念中机器与工厂结构的模块化解决。PROFINET和PROFIBUS都集成在该解决方案中。PROFINET定义了工程与组态模型（PROFINET组件的和结构）以组件的方式通讯。使用Step7，可以创建智能技术功能模块，包括用于与其它模块交换数据的接口定义。通过图形化链接每一个模块以及简单的诊断功能，SIMATICiMap用于整个系统的组态。A&DService&SupportPage4-802PROFINET组件设备以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式智能设备通讯：•CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。可以组态为一个CBA的组件与其它的组件通讯。•CP343-1用于连接S7-300到PROFINET，连接现场设备的通讯处理器。可以组态为一个CBA的组件与其它的组件通讯。•CP443-1Advanced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。可以组态为一个CBA的组件与其它的组件通讯。•CP1616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。可以组态为一个CBA的组件与其它的组件通讯。•PNCBAOPCServer是PC的应用程序接口，与CBA组件通讯。•PROFIBUS设备可以组态为一个CBA的组件。用于连接CPU315-PN/DP等代理与其它的组件通讯。•STEP7用于生成PROFINET组件和组件的接口定义。•iMap用于图形化组态技术功能模块之间的数据通信的组态和诊断。A&DService&SupportPage5-803PNCBA组态PROFINET组件可以使用Step7中简单的菜单命令来创建。生成的组件在外观上有着互连的，可诊断的接口。PROFINET组件的技术接口是由XML来定义的。PROFINET组件集成了硬件组态和用户程序的信息。通过iMap图形化的连接组建的接口，完成组件间的相互交换数据。SIMATICiMapceA1.在Step7中进行硬件组态和下载，创建和编辑组件2.在iMap中导入组件3.在iMap中互连组件4.下载组件和下载用户程序（Singleton组件）5.下载和测试STEP7-项目组件AASTEP7-项目组件BBgBA_A_B_dfPROFINETDevicefA&DService&SupportPage6-803.1本例设备简介CP443-1AdvPG/PCCPU317-PN/DP上图中的硬件组成：模块名称模块型号订货号数量CPUCPU416-2DP6ES7416-2XK04-0AB01电源PS40710A6ES7407-0KR00-0AA01PN控制器模板CP443-1AdvV2.16GK7443-1EX40-0XE01机架UR26ES7400-1JA01-0AA01CPUCPU317-2PN/DP6ES7317-2EJ10-0AB01机架Rail6ES7390-1AE80-0AA01存储卡MMC128K6ES7953-8LG00-0AA01电源PS3075A6ES7307-1EA00-0AA01快速连接RJ45接头180oIEFCRJ45Plug1806GK1901-1BB10-2AB04快速连接标准电缆FCStandardCable6XV1840-2AH10上图中的软件组成：软件名称版本Windows2000/XPSP4Step7V5.4SP2orhigheriMapV3.0+Step7AddOnV3.0orhigherSIMATICNet2005orhigherA&DService&SupportPage7-804PNCBA组态步骤4.1打开Step7软件在桌面上选择Step7图标SIMATICManager，并双击。或在Start中寻找SIMATICManager程序，点击打开。A&DService&SupportPage8-80打开的Step7软件A&DService&SupportPage9-804.2创建CP443-1Adv组件4.21新建一个项目点击工具栏中的按钮，弹出Newproject(新建项目)对话框。在Name:栏中写入要新建的工程名，PN_CBA_Comp1。可以点击按钮，给新建的工程存储在新的路径下，G:\workshop\Gettingstarted。A&DService&SupportPage10-80点击按钮，在SIMATICManager中新建了该工程。A&DService&SupportPage11-804.22添加S7-400站在SIMATICManager左侧栏内，右键点击，弹出菜单，插入一个S7-400站。A&DService&SupportPage12-80插入S7-400站后的SIMATICManager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HWConfig界面对该项目进行硬件组态。A&DService&SupportPage13-80A&DService&SupportPage14-80A&DService&SupportPage14-804.23对S7-400站进行硬件组态右侧栏内为产品分类，点击图标的+号。找到对应的RACK-400的机架UR2，用鼠标托拽到左上侧的空白栏内。A&DService&SupportPage15-80在右侧栏内找到对应的电源模块PS407，用鼠标托拽到机架的1号槽中。A&DService&SupportPage16-80在右侧栏内找到对应的CPU模块CPU416-2DP，用鼠标托拽到机架的3号槽中。这时会弹出一个对话框，询问是否建立一个PROFIBUS的子网，在这里不需要建立PROFIBUS网络，所以保持默认，点击OK即可。A&DService&SupportPage17-80A&DService&SupportPage18-80在右侧栏内找到对应的CP模块CP443-1Adv，用鼠标托拽到机架的4号槽中。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。这里是用默认IP地址192.168.0.1和子网掩码255.255.255.0。并点击按钮，新建一个子网Ethernet(1)点击OK即可。A&DService&SupportPage19-80A&DService&SupportPage20-80双击组态的CP443-1Advanced模板的图标，设置该模板的属性。选择弹出对话框的PROFINET栏，选择UsethismoduleforPROFINETCBAcommunication项。A&DService&SupportPage21-80设置完毕后点击工具栏中的按钮，保存和编译刚刚的组态。4.24设置PG/PC接口打开Windows控制面板，找到SetPG/PCInterface图标。双击打开。A&DService&SupportPage22-80选择TCP/IP->Intel(R)PRO/1000MT...接口参数。其中Intel(R)PRO/1000MT...示本台PG/PC的以太网卡。点击OK即可。A&DService&SupportPage23-80对本台PG/PC，通过一根FC标准以太网线连接CP443-1Adv。双击本地网络连接图标，给本机设置IP地址192.168.0.100。注意要使各台PN设备要在同一个网段上192.168.0.0。A&DService&SupportPage24-804.25下载S7-400硬件组态在HWConfig中，点击工具栏的，这时弹出SelectTargetModule对话框。点击OK。之后弹出SelectNodeAddress对话框。A&DService&SupportPage25-80点击，寻找在网络上的节点。目前在网络上有CPU317-2PN/DP和CP443-1Adv。点击CP443-1Adv，点击OK下载。下载完毕，运行CPU。A&DService&SupportPage26-804.26创建S7-400组件接口在SIMATICManager中，用鼠标右键点击图标。弹出一个菜单，选择“CreatePROFInetInterface”菜单项。弹出PROFINET接口编辑器。A&DService&SupportPage27-80用鼠标点击CPU416-2DP图标，出现“Addfunction”选项，点击“Addfunction”，添加出Function_1，逐级点开，点击“AddPNblock”。弹出数据接口数据块的属性对话框，包括数据块的名字，类型，注释等等。这里使用默认状态。A&DService&SupportPage28-80点击OK，可以看到DB1出现在右下方Availableblocks里面，点击向上按钮，将DB1移到上面AssignedPNblocks里面。A&DService&SupportPage29-80选中DB1，点击Open按钮，弹出定义接口数据块接口变量的界面。可以创建输入变量，输出变量，S7变量和没有用于连接的变量。输入变量和输出变量作为所要生成组件的接口变量，用于与其它组件互连。S7变量不用于组件互连，可以通过OPC的方式由HMI所访问。没有用于连接的变量，只是用于编辑方便，当需要该变量进行连接时，可以简单的用鼠标把该变量托拽到其它变量部分中。最右侧有一个初始化的组件图标。双击任意两侧的图标对输入变量进行创建。A&DService&SupportPage30-80在PN_Input这个栏内，可以创建该数据接口的输入变量，包括名字，数据类型，地址等等。在这里创建2个BOOL型，2个Int型，2个Real型变量。其中变量类型的选择在Datatype中用鼠标点击。可以看见右侧所创建的组件的接口组件。同样PN_Output这个栏内，创建2个BOOL型，2个Int型，2个Real型变量。A&DService&SupportPage31-80创建接口完毕后，点击工具栏的图标，保存更改，然后关闭该编辑器。4.27创建S7-400组件在SIMATICManager中，用鼠标右键点击图标。弹出一个菜单，选择“CreatePROFInetComponent”菜单项。创建该组件。A&DService&SupportPage32-80弹出创建PROFINET组件的属性对话框，在General栏内，包括一些站名，版本，注释等等。在第一次创建组件的时候，默认为New方式。当已经创建过组件，刷新该组件时可以使用Retain方式，而且会产生一个新的版本号。这里保持默认即可。A&DService&SupportPage33-80在Componenttype栏内，用来设置根据硬件组态来创建组件的类型，和怎样去刷新PROFINET接口。StandardComponent标准组件是创建一个简单的组件。通过选择来确定是否带有代理功能。SingletonComponent单独组件能通过任何具有一个Ethernet连接的任何硬件组态所创建。在本例中，选择创建的组件的类型为Singletoncomponent。刷新PN接口需要使用Userprogram。A&DService&SupportPage34-80在StorageAreas栏内，来确定所创建的组件被保存到文件系统中还是库中。这里使用默认状态。Functions栏内列出了当前的Functions和blocks，AdditionalProperties也适用默认状态。设置完毕后，点击OK结束。A&DService&SupportPage35-80这时会自动产生创建组件进度条的对话框。这时会产生一个对话框，来提示目前该组件的生成没有编写Copyblocks，即FB(PN_InOut)程序。点击No，先编写程序。在4.28节，编完程序的情况下，重新生成组件。这时不会产生上面的对话框。组件生成。4.28编写S7-400程序在SIMATICManager中点击找到Blocks块，发现出了默认的OB1块，还有DB1块，这是前A&DService&SupportPage36-80面新建的接口DB块。双击OB1。在OB1中编写程序。打开的LAD/STL/FBD编程界面。在左侧可以看到各种功能块的分类。A&DService&SupportPage37-80点击Libraries+号，找到PROFInetsystemLibrary库。并找到CP400库。A&DService&SupportPage38-80在Network1中，调用FB88刷新PN接口。输入DB2，自动创建为FB88的背景数据块。编写完毕后，点击工具栏中图标，保存程序。其中，LADDR是CP模板的逻辑地址。根据硬件组态，并转换成16进制。A&DService&SupportPage39-804.29下载S7-400程序在SIMATICManager中，用鼠标选中全部的新建的程序块。点击工具栏中的图标。下载程序。4.3创建CPU317-PN/DP组件4.31新建一个项目点击工具栏中的按钮，弹出Newproject(新建项目)对话框。在Name:栏中写入要新建的工程名，PN_CBA_Comp2。可以点击按钮，给新建的工程存储在新的路径下，G:\workshop\Gettingstarted。A&DService&SupportPage40-80点击按钮，在SIMATICManager中新建了该工程。A&DService&SupportPage41-804.32添加S7-300站在SIMATICManager左侧栏内，右键点击，弹出菜单，插入一个S7-300站。打开HWConfig界面对该项目进行硬件组态。具体方式参考4.22节。4.33对S7-300站进行硬件组态根据实际的组态，在硬件组态中组态CPU317-2PN/DP。具体的方法参照4.23节。只需要注意的是IP地址该为192.168.0.2。这样不会与CP443-1Adv的IP地址相同。A&DService&SupportPage42-80双击CPU317-2PN/DP的图标，设置通讯负载为50%。A&DService&SupportPage43-80设置完毕后点击工具栏中的按钮，保存和编译刚刚的组态。4.34下载S7-300硬件组态在HWConfig中，点击工具栏的，选择CPU317-2PN/DP项，下载。具体方法参照4.25节。A&DService&SupportPage44-804.35创建S7-300组件接口在SIMATICManager中，用鼠标右键点击图标。弹出一个菜单，选择“CreatePROFInetInterface”菜单项。具体的方法参照4.26节。在PN_Input这个栏内，创建与CP443-1Adv的组件的数据接口的输入变量相同。同样PN_Output这个栏内，创建与CP443-1Adv的组件的数据接口的输出变量相同。A&DService&SupportPage45-80创建接口完毕后，点击工具栏的图标。关闭该编辑器。4.36创建S7-300组件在SIMATICManager中，用鼠标右键点击图标。弹出一个菜单，选择“CreatePROFInetComponent”菜单项。创建该组件。具体的方法参照4.27节。在Componenttype栏内，创建的组件的类型为Standardcomponent。刷新PN接口需要使用Automatic。这样不必编写程序，在PLC的循环周期的CCP时间，刷新数据接口。其它属性保持默认状态。A&DService&SupportPage46-80点击OK后，这时会自动产生创建组件进度条的对话框。进度完毕后，组件生成。4.37编写S7-300程序在SIMATICManager中点击找到Blocks块，发现出了默认的OB1块，还有DB1块，这是前面新建的接口DB块。双击OB1。在OB1中编写程序。在本例中实现DB接口的输入变量一一传递给输出变量。打开的LAD/STL/FBD编程界面。调用SFC20来实现。A&DService&SupportPage47-80编写完毕后，点击工具栏中图标，保存程序。4.4打开iMap软件在桌面上选择iMap图标SIMATICiMap，并双击。或在Start中寻找SIMATICiMap程序，点击打开。A&DService&SupportPage48-80打开的iMap软件A&DService&SupportPage49-804.5使用iMap导入组件在打开的iMap软件的NewPlant界面的ProjectLibrary栏中，用鼠标右键点击弹出菜单。选择ImportComponents...导入已经生成的组件。A&DService&SupportPage50-80找到所存储组件的路径,该路径在前述创建组建的Storageareas选项中组态。根据所定义的组件名找到所生成的组件，组建名在创建组建时General选项里组态。点击相应的组件文件夹，找到XML文件。点击打开相应的组件就导入到ProjectLibrary中。在Preview栏中可以看到预览的组件图形。A&DService&SupportPage51-804.6使用iMap互连组件用鼠标从ProjectLibrary中将导入的组件相应的拖拽到Plantchart中。A&DService&SupportPage52-80组件的连接，需要注意相同变量类型的可以连接在一起，且需要输出和输入连在一起。用鼠标点击SIMATIC300(1)的组件的输出接口变量Bool1_1，出现图标，然后在点击SIMATIC400(1)的输入bool2。这样两个变量就连接在一起。其它变量也使用同样方法连接在一起。A&DService&SupportPage53-80在Plantchart中点击NetView，可以看到组件SIMATIC400(1)作为Singleton的组件，IP地址已经存在。而SIMATIC300(1)组件作为Standard组件，没有IP地址，需要手动设置IP地址。A&DService&SupportPage54-80用鼠标右键点击组件SIMATIC300(1)组件，弹出一个菜单，选择属性Properties…项。A&DService&SupportPage55-80弹出属性对话框，选择Addresses栏，写入IP地址，注意与Step7中的HWConfig的设置的IP地址一致。点击OK。A&DService&SupportPage56-80全部设置完毕后，点击菜单Project中的Properties属性。A&DService&SupportPage57-80弹出设置本项目的属性对话框。选择Interconnections栏。在该栏中，可以根据需要设置循环时间和非循环时间的大小。这里使用默认状态。A&DService&SupportPage58-804.7编译和下载组件点击iMap软件工具栏上的图标，进行保存和编译所组态的iMap的项目。这时会弹出项目保存的路径的对话框，输入项目名CBA_443_317点击Save。接着编译项目。A&DService&SupportPage59-80编译后的结果信息，可以察看Generate栏内的信息。判断编译是否正确。A&DService&SupportPage60-80在PlantView中右键点击SIMATIC300(1)组件，弹出菜单，选择Downloadselectedinstances项中的All，下载该组件的全部程序和组件互连。A&DService&SupportPage61-80弹出下载画面，点击RUN，继续下载。A&DService&SupportPage62-80其间会弹出停止CPU的信息，点击Continue继续。A&DService&SupportPage63-80之后提示，是否启动CPU，点击Continue，继续运行。启动完成，回到下载界面，出现CPU317的相关下载和运行信息，点击Close，关闭对话框。下载结束后，在General栏中，察看下载组件后的信息，来判断是否正确。本例中表示正确A&DService&SupportPage64-80的信息。使用同样的方法，用右键点击SIMATIC400(1)的组件，弹出菜单，选择Interconnectionsonly。因为该组件是Singleton的组件，所以需要单独下载程序在Step7中，参考4.29节。这里不能选择ALL，只需要下载互连。下载结束后，在General栏中，察看下载组件后的信息，来判断是否正确。本例中表示正确的信息。A&DService&SupportPage65-804.8在线测试组件点击工具栏图标，用于在线监视PN设备。可以在诊断信息栏Functions中看至目前没有功能错误和设备故障。而CPU图标显示绿色，无故障。切换到变量表选项，在列表下拉框中选择要在线监视的变量。A&DService&SupportPage66-80在工具栏上点击图标，在线观察变量值。A&DService&SupportPage67-80也可以在PlantView中，右键单击组件，在弹出菜单中选择显示在线值来查看在线值。A&DService&SupportPage68-80A&DService&SupportPage69-80A&DService&SupportPage69-80这时可以点击在线显示值，进行在线修改所需要的值，点击键盘回车。随意设定几个值。在线观察结果。A&DService&SupportPage70-804.9可视化过程数据在非在线监控状态下，iMap软件中选择Options菜单项，选择CreateOPCSymbolfile...项。生成OPC符号文件。提示创建OPC符号文件的路径，这里使用默认状态。点击OK。在Document中可以看到生成的文件。A&DService&SupportPage71-80在Start菜单中，找到ConfigurationConsole项。点击打开。点击左侧的SIMATICNETConfiguration下Symbols项，点击右侧栏的按钮。A&DService&SupportPage72-80弹出寻找符号表的对话框，点击Browse...。找到在Document中生成的文件。点击OK。A&DService&SupportPage73-80然后，同样在右侧栏中选择按钮。选择对应的PROFINET接口网卡，这里使用TCP/IP。点击OK。最后，点击右侧栏中的按钮。完成应用设置。点击左侧的SIMATICNETConfiguration下的SelectOPCprotocol选项。选择PROFINET项，点击按钮完成应用设置。注意在WindowsXPSP2或更高版本时。如果本机的防火墙打开，那么需要允许Exceptions中的SIMATICNETPNCBAOPCServer。A&DService&SupportPage74-80同时需要在ConfigurationConsole中的Security点击Allow按钮，激活DCOM远程访问。A&DService&SupportPage75-80在Start菜单项中找到OPCScout项。点击打开。双击图标。新建一个组。A&DService&SupportPage76-80命名为gettingstarted。其它保持默认。点击OK。双击新建的组，弹出OPC-Navigator对话框。A&DService&SupportPage77-80在OPC-Navigator的最左侧栏中的的+号。可以看到已经在符号表中的Function_1和Function_2组件符号。点击Function_1或Function_2，在中间栏里出现已经组态的变量。A&DService&SupportPage78-80选择要监视的变量，点击符号，添加所要监视的变量。这里选择全部Function_1和Function_2变量，点击OK结束。这样在OPCScout中的右侧栏就添加了所选择的变量。其中各个变量的Quality为good，表示现在通讯正常。通过iMap中修改Function_2组件的变量int1的值为23。观察Scout中的Function_1组件的变量int2变化为23。A&DService&SupportPage79-80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.aspAS常问问题：http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805055/133000AS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=1027NET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.aspNet常问问题：http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805868/133000Net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=1031A&DService&SupportPage80-80 1PROFINETCBA概述 2PROFINET组件设备 3PNCBA组态 3.1本例设备简介 4PNCBA组态步骤 4.1打开Step7软件 4.2创建CP443-1Adv组件 4.21新建一个项目 4.22添加S7-400站 4.23对S7-400站进行硬件组态 4.24设置PG/PC接口 4.25下载S7-400硬件组态 4.26创建S7-400组件接口 4.27创建S7-400组件 4.28编写S7-400程序 4.29下载S7-400程序 4.3创建CPU317-PN/DP组件 4.31新建一个项目 4.32添加S7-300站 4.33对S7-300站进行硬件组态 4.34下载S7-300硬件组态 4.35创建S7-300组件接口 4.36创建S7-300组件 4.37编写S7-300程序 4.4打开iMap软件 4.5使用iMap导入组件 4.6使用iMap互连组件 4.7编译和下载组件 4.8在线测试组件 4.9可视化过程数据