PN / PN Coupler —— 不在同一 TIA Portal 項目組態- HSP

PROFINET IO 通信不支持跨網段的實時通信，此外兩個 PROFINET IO 控制器如果在其中沒有智能設備情況下通常也無法直接進行 PROFINET IO 通信。此時，可以使用 PN/PN Coupler 來解決這些問題。

PN/PN Coupler 具有兩個 PROFINET 接口，每個接口連接至不同子網。兩個子網彼此電氣隔離。在兩個子網中 PN/PN Coupler 作為兩個 IO 設備分別與不同的 IO 控制器通信，兩個 IO 設備之間的數據交換就實現了不同 IO 控制器之間的通信。

實驗任務

本文檔要實現的任務是：S7-1200 和 S7-1500 均作為 PROFINET IO 控制器，并且兩個控制器的 IP 地址不在同一網段，實現兩個 CPU 之間的 PROFINET IO 通信。S7-1200 輸出 10 個字節給 S7-1500；S7-1500 輸出 5 個字節給 S7-1200。

具體網絡結構及通信角色如圖 1 所示，參數分配如表 1 所示：

圖 1. 網絡結構及通信角色

表1.

要實現該通信，可以有 3 種方法：

1. S7-1200 和 S7-1500 在同一 TIA Portal 項目中：從硬件目錄中添加 PN/PN Coupler 組態

2. S7-1200 和 S7-1500 不在同一 TIA Portal 項目中：一方從硬件目錄中添加 PN/PN Coupler 組態，導出 GSD 文件給另一方組態

3. S7-1200 和 S7-1500 不在同一 TIA Portal 項目中：雙方都使用從官網下載的 PN/PN Coupler 的 GSD 文件組態

本文檔介紹第 2 種方法。

實驗環境

博途軟件：TIA Portal STEP7 Professional V18（導出 GSD 的項目軟件版本需要至少 TIA Portal V15 才可以）

硬件如表 2 所示：

表 2.

第一個項目組態

1. 新建一個項目，添加 CPU 1214 DC/DC/DC V4.6，名稱設置為 IOController1200，如圖 2 所示。

圖 2. 添加 S7-1200CPU

2. 在彈出的 S7-1200 安全設置對話框中設置，禁用保護 PLC 機密的 PLC 數據；取消勾選僅支持 PG/PC 和 HMI 的安全通信；將 PLC 訪問保護設置為完全訪問權限；最終設置結果如圖 3 所示。

注意：PLC 安全設置可以根據實際需要進行設置！

圖 3. 安全設置概覽

3. S7-1200 以太網地址設置為 192.168.0.124，如圖 4 所示。

圖 4. 設置 S7-1200 以太網地址

4. 在網絡視圖 > 硬件目錄 > 網絡組件 > 網關 > PN/PN Coupler > 6ES7 158-3AD10-0XA0，雙擊或者拖拽到網絡視圖中，如圖 5 所示。

圖 5. 硬件目錄中添加 PN/PN Coupler

5. 在 PN/PN Coupler 的設備視圖，選中 X1 接口，在屬性 > 常規> 以太網地址屬性中設置 IP 地址為 192.168.0.158；取消勾選自動生成 PROFINET 設備名稱，設置設備名稱為 pnpncpuplerx1，如圖 6 所示。

圖 6. 設置 PN/PN Coupler X1 接口 IP 地址

6. 在網絡視圖中，點擊網絡，鼠標選中 PN/PN Coupler X1 接口，點擊未分配三個字，在出現的下拉菜單中選擇 IO 控制器，選擇 IOController1200.PROFINET接口_1 作為 IO 控制器，如圖 7 所示。

圖 7. 為 PN/PN Coupler X1 接口分配 IO 控制器

7. 在 PN/PN Coupler 的設備視圖，點擊 X1 側模塊，屬性 > 常規 > 模塊參數 > 轉換映射中，即可添加傳輸區，如圖 8 所示。

圖 8. 添加傳輸區

從圖 8 中，整體看：

可以分為 PN/PN Coupler PROFINET 接口 X1 部分和 PN/PN Coupler PROFINET 接口 X2 部分；PROFINET 接口 X1 的 IO 控制器是 IOController1200 ；由于 X2 部分組態在另外一個項目中，所以此處顯示 X2 部分的 IO 控制器是未知，也無具體的 IQ 地址

橫向看：

傳輸區_1 實現的是 S7-1200 輸出 10 個字節 QB2 - QB11

傳輸區_2 實現的是 S7-1200 輸入 5 個字節 QB4 - QB9， 由于激活了數據狀態，所以多出 1 個字節

8. 添加傳輸區后，在傳輸區的下方，點擊導出按鈕， 勾選導出 X2 （右耦合端），選擇 GSD 文件導出的存儲路徑，點擊導出按鈕完成 GSD 文件的導出，如圖 9 所示。

注意：導出的 GSD 文件用于另外一個項目中對 PN/PN Coupler 的組態

圖 9. 導出 GSD 文件

9. 將 S7-1200 程序分別做軟件和硬件的編譯，下載至 CPU 中。

10. 對 PN/PN Coupler 的 X1 接口進行設備名稱的分配

網絡視圖中，鼠標右鍵選中 X1 側模塊， 彈出的下拉菜單中選擇分配設備名稱，如圖 10 所示。

彈出的“分配 PROFINET 設備名稱”對話框中，點擊“更新列表”搜索所連接的 IO 設備，如果設備名稱“ 狀態” 列顯示 “未分配設備名稱” 或者 “設備名稱不同”，點擊分配設備名稱，即可分配設備名稱，如圖 11 所示。

圖10. 選擇分配設備名稱

圖 11. 更新列表并分配設備名稱

第二個項目組態

1. 創建另外一個新項目，添加 CPU1515-2PN V2.9 ，名稱設置為 IOController1500，如圖 12 所示。

圖 12. 添加 S7-1500 CPU

2. 在彈出的 S7-1500 安全設置對話框中設置，禁用保護 PLC 機密的 PLC 數據；取消勾選僅支持 PG/PC 和 HMI 的安全通信；將 PLC 訪問保護設置為完全訪問權限；最終設置結果如圖 13 所示。

注意：PLC 安全設置可以根據實際需要進行設置！

圖 13. S7-1500 安全設置

3. S7-1500 以太網地址設置為 192.168.2.155，如圖 14 所示。

圖 14. S7-1500 以太網地址設置

4. 點擊菜單欄選項按鈕，點擊“管理通用站描述文件”，彈出的對話框中點擊已安裝的 GSD，在源路徑中選擇剛才導出 GSD 文件存儲的正確路徑，勾選待安裝的 GSD 文件復選框，點擊安裝按鈕進行安裝，安裝完成后等待更新硬件目錄，更新完成后就可以在硬件目錄中找到該 GSD 文件了。如圖 15 所示。

圖 15. 導入 GSD 文件

5. 在網絡視圖中添加 PN/PN Coupler ，查找模塊按照右側路徑：硬件目錄 > 其他現場設備 > PROFINET IO > Gateway > SIEMENS AG > PN/PN Coupler > PN/PN Coupler.X2 ，如圖 16 所示。

圖 16. 添加 PN/PN Coupler 模塊

6. 網絡視圖中，點擊網絡，點擊 PN/PN Coupler GSD 文件左下角未分配，選擇 IOController1500.PROFINET 接口_1 為其 IO 控制器，如圖 17 所示。

圖 17. 為 PN/PN Coupler.X2 分配控制器

7. 在 PN/PN Coupler 的設備視圖，選中 X2 接口，在屬性 > 常規 > 以太網地址屬性中設置 IP 地址為 192.168.2.158；取消勾選自動生成 PROFINET 設備名稱，設置設備名稱為 pnpncpuplerx2，如圖 18 所示。

圖 18. 設置 PN/PN Coupler X2 接口 IP 地址

8. 雙擊 PN/PN Coupler X2 GSD 文件進入其設備視圖，在設備視圖的設備概覽中可以查看到傳輸區，可以根據需要調整輸入輸出區的起始地址，如圖 19 所示

圖 19. 查看調整傳輸區 IQ 地址

9. S7-1500 項目硬件和軟件分別編譯，將程序下載至 CPU 中。

10. 為 PN/PN Coupler.X2 分配設備名稱，可以參考 PN/PN Coupler.X1 的方法。

調試

1. 為 PN/PN Coupler 供電：

如對兩個連接 (PS1 / PS2) 施加電壓，則 PN/PN Coupler 自動使用 PS1 的電壓源。一個電壓源發生故障，則 PN/PN Coupler 自動切換到另一個電壓源。

如僅將 PN/PN Coupler 連接到一個電源，則最好將其連接到 PS1。

2. 在 S7-1200 和 S7-1500 分別創建監控表，添加對應變量，S7-1200 輸出的 10 個字節數據值分別修改為 1 ~ 10， S7-1500 輸出的 5 個字節數值分別是 21 ~ 25， 修改數值后監視對側接收數據正常，如圖 20 所示。

圖 20. 監控表監視數據交換

審核編輯：劉清