通过PROFINET实现S7-300/400与SINAMICS S120 通讯

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一、PROFINET IO / RT通讯功能概述

CPU319-3 PN/DP与SINAMICS S120 之间通过PROFINET IO / RT可进行周期性及非周期性数据通讯。使用标准S7功能块SFC14/SFC15，S7-300/400PLC通过PROFINET周期性通讯方式可将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器；使用标准S7功能块SFB52 / SFB53，可以实现非周期性数据交换，读取或写入驱动器的参数。n

二、S7-300/400与S120装置的连接

1．硬件连接n

图 1.n

(1). 通过PROFINET IO / RT 连接 SIMATIC CPU 319-3 PN/DP 及 CU310PN.n

2.硬件：n

3、使用的软件n

• STEP7 V5.4 SP2 HF3n

• SCOUT V4.1 SP1n

• STARTER V4.1 SP1n

• S120 V2.5 SP1 HF1n

• GSD V2.1文件:gsdml-v2.1-siemens-sinamics-s-cu3x0-20070726.xmln

在CF 卡中的路径: SIEMENSSINAMICSDATACFGCBE20GSD.ZIPn

4、通讯概览n

Net Pro通讯配置n

图 2.n

IP 地址及通讯名称:n

n

注意：所有节点的子网掩码：255.255.255.0。n

三、必备条件

1. PROFINET IO 条件n

在本例中对于使用的软件版本，还应满足下列条件：n

应用例程的发送时钟为 1 ms。更新时间应设为 2n ms，此值可允许的范围为：n

1 ms 至 512 ms。n

四、项目配置

1、 Driven

2、硬件组态n

(1)安装SINAMCIS S120 CU310PN 的GSD文件n

对于PROFIBUS DP 及 PROFINET IO 需要的所有 GSD 文件存在S120的CF卡中，将这些文件拷贝至本地硬盘并解压缩。n

在硬件配置中选择“Options => Install GSD file”n

图 3.n

GSD V2.1 (gsdml-v2.1-siemens-sinamics-s-cu3x0-yyyymmdd.xml) 可被安装。n

GSD文件安装后，设备会出现在硬件组态的如下目录中:n

“PROFINET IO => Drives => SINAMICS => GSD => SINAMICS S120 CU310PN from 2.5″。n

注意：n

•GSD 子文件夹只有在安装DriveES 或 SIMOTION SCOUT后才有效。否则 GSD设备可直接在SINAMICS 文件夹中被找到。n

•如果安装了 DriveES Basic / Simatic 或 SIMOTION SCOUT，则不必安装 GSD 文件。n

(2)对于CPU319建立PROFINET网络n

图 4.n

在插入CPU319-3PN/DP时会弹出建立PROFINET网络的窗口，在此新建一个PROFINET网络并设置此PLC PN节点的IP地址及子网掩码。n

(3)将CP310PN拖曳至PROFINET总线上(若安装GSD文件)n

图 5.n

将CP310PN拖曳至PROFINET总线上(若安装Drive ES)n

图 6.n

(4)双击310PN，打开其属性窗口n

分配其设备名称及IP地址，此处选择“Assign IP address via IO controler”。n

图 7.n

(5)分配310PN控制的驱动及IO报文n

图 8.n

(6)在”IO Cycle”中设置数据处理及响应监控的更新时间n

图 9.n

3、初始化通讯节点n

在硬件组态画面中，点击 “PLC =>Ethernet => Edit Ethernet nodes”，在打开的画面中网络可被浏览，通过此画面配置310PN的设备名称及IP地址。n

图 10.n

五、使用STARTER / SCOUT调试

在 SIMATIC Manager 中鼠标右键点击SINAMICS_CU310_PN ，选择“open object”，可通过 STARTER/SCOUT调试工具将CU310_PN 项目打开。n

图 10.n

可通过使用”Automatic configuration”对驱动装置在线进行自动配置。配置结束后通过”Copy RAM to ROM”将参数存贮至CF卡中。n

本例中：n

•驱动装置选择报文“telegram 1 ”。n

•CU单元选择报文“telegram 390。n

图 11.n

CU参数化:n

鼠标右键点击”CU_S_126″ ，选择”Expert => Expert list”打开专家参数列表，可改变下列参数：n

• P728.8 = output: DI/DO 8 可用于数字量输出 (如果p922=390，自动设置
p738=2091.0)。n

• P922: PROFIBUS PZD SIEMENS telegram 390 (390)。n

• p2104 BI: 2. Acknowledge faults SERVO_02 : r2090.7。n

六、通过PN总线对电机起、停及速度控制

S7-300/400PLC通过PROFINET周期性通讯方式将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器。n

(1) 控制字中Bit0做电机的起、停控制。n

(2) 主设定值为速度设定值，频率设定值和实际值要经过标准化，使得4000H(十六进制)对应于100%，发送的最高频率(最大值)为7FFFH(200%)。可以在P2000中修改参考频率(缺省值为50Hz)。n

(3) 当组态的报文结构 PZD=2或自由报文999时，在S7-300/400 中可用“MOVE”指令进行数据传送；当组态的报文结构 PZD〉2，在S7-300/400 中需调用SFC14和SFC15系统功能块。n

• SFC14(“DPRD_DAT”)用于读驱动装置的过程数据。n

• SFC15(“DPWR_DAT”)用于将过程数据写入驱动装置。n

例子：SERVO_02 ”控制字、主设定值的发送及状态字、实际频率的读取程序n

(1) 控制驱动器运行：n

通过先发送控制字(STW1)047E然后发送047F来启动驱动器，该数据控制字在DB10.DBW4(见图13)中指定，主设定值在DB10.DBD6中设定，运行信号为M1.0。这些值均通过变量表“Drive_Run”设定及监控。控制程序见图12。n

（2）停止驱动器：n

应发送控制字047E至驱动器。n

（3）读取驱动器状态字及频率实际值：n

PLC接收状态字1(ZSW1)，存放在DB10.DBW0中；接收驱动器传来的频率实际值，存放在DB10.DBW2中。n

图12. 控制程序n

图13. DB10

七、驱动器参数的读取及写入

1.扩展PROFIDRIVE功能(DPV1)n

非周期性数据传送模式允许：n

•交换大量的用户数据n

•用DPV1的功能 READ 和 WRITE可以实现非周期性数据交换。传输数
据块的内容应遵照 PROFIdrive参数通道(DPV1)数据集DS47（非周期参
数通道结构）。n

2. 参数请求及参数应答的结构n

参数请求包括三部分：请求标题、参数地址及参数值。n

表2.参数请求格式n

表3.参数应答格式n

表4.参数请求及应答描述n

表5.在DPV1参数应答中的错误值描述n

3. S7-300/400PLC通过PROFINET非周期性通讯方式读取驱动器参数。n

请注意：PLC读取驱动器参数时必须使用两个功能块SFB52 / SFB53 (程序参见图14)n

举例如下：n

(1) 使用标志位M10.0及功能块SFB53将读请求(数据集RECORD DB1)(图15)发送至驱动器。n

将M10.0设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。ERROR = 1: 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信息。n

(2) 使用标志位M10.2及功能块SFB52读取参数的请求响应(响应块DB2)(参见图16) 。n

将M10.2设定为数值1读取参数请求响应，完成后必须将该位置0，结束该请求。ERROR = 1: 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信息。n

图14. 读取驱动器参数程序

图15. “写”请求数据块DB1n

图16. 驱动器返回参数值数据块DB2

4. S7-300/400PLC通过PROFINET非周期性通讯方式修改驱动器参数P1217。n

举例如下：n

PLC写参数时只需使用SFB53，在本项目的Network 4中发送写请求DB101 (参见图18) 到驱动器； PLC读“写参数”响应时需使用SFB52，在本项目中读取驱动器返回的参数值数据块为DB102 (参见图19) 。程序参见图17。n

(1) 将M11.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。ERROR = 1: 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信息。n

(2) 将M11.2设定为数值1读请求，完成后必须将该请求置0，结束该请求。ERROR = 1: 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信息。n

图17. 写入驱动器参数程序n

图18. 写请求DB101n

图19. 驱动器返回的数据块DB102

八、程序参考实例

驱动器控制及读、写参数示例程序请参考附带文件：PLC319andCU310PN。200831092037787.rar (978 KB) ( 978 KB ) 。

关键词
PROFINET、S7-300、SINAMICS S120 、通讯、硬件组态、编程。