西门子132千瓦功率模块

西门子132千瓦功率模块

1 PROFINET IO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（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

上图中的硬件组成：

上图中的软件组成：

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

 4.2 新建一个项目

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。

点击按钮，在SIMATIC Manager中新建了该工程。

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。

4.4 对IO Controller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。

 
 
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。

 西门子132千瓦功率模块
 
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。

1. 总览

ET200S 计数模板主要有 4 种类型，1通道计数 24V/100kHz, 1通道计数5V/500kHz, 1SSI 和 2 路脉冲。本文使用一个简单的案例来演示如何设置 ET200S 计数模板的这些功能应用，包括相关软件和硬件的应用、操作和调试。
1 通道24V/100kHz 计数模板主要有以下操作模式：
1) 计数模式：包括连续计数，循环计数和单次计数。
2) 测量模式：包括频率测量、循环计数和速度测量。
3) 位置检测：该模式是连续计数功能并在等时模式下可只作为一个输入模板来使用。
本文作为一个例子主要阐述该模板在计数模式下和其它模式下（如测量模式）的应用。

2. 系统硬件架构

图. 1: 系统硬件架构

本例中,  S7-300 PLC 读取来自ET200S 1 通道计数模板 24V/100kHz 的 24V 增量型编码器计数值并监视旋转状态。
图. 1是本例的系统配置，包含以下硬件：
? 一台笔记本或 PG/PC
? 一个 CP5512
? 一个S7-300 PLC
? 一个ET200S 系统

3. 硬件和软件要求

表 3-1: 硬件订货清单


表 3-2: 软件订货清单

4. 硬件安装及接线

连接的编码器类型:
1) 24V 脉冲发生器(不带方向信号)
2) 24V 脉冲发生器 (带方向信号)
3) 24V 增量型编码器

图. 2: 连接编码器

5. 系统组态和参数设置

1)硬件配置
连接图可参照图. 1: 硬件配置图。ET200S 的从站连接到作为 DP 主站 S7-300 PLC，并按照图. 2: 接线图将 24V 增量型编码器连接到ET200 1 通道 24V/100kHz 计数模板。

2) 系统配置和参数设置
在 STEP 7 中新建一个名为Latch_ET200S_1COUNT 的项目。插入一个 SIMATIC 300 站并命名为 1 COUNT。然后从硬件列表中选择根据订货号和硬件安装顺序依次插入一个机架，CPU，ET200S 标准从站模块和ET200S 1 通道计数模板（选择1 通道24V/100kHz C 计数模板）。

图. 3: 主站硬件配置

ET200S1COUNT模块参数配置见图. 4.


图. 4: 参数配置

要根据编码器类型选择使用A*B* 还是A* B* DI，此处选择PNP类型的24V增量型编码器。
输入信号B* 的方向可以设置为正向或反向。
参数 "计数类型"可以被设置为3种计数模式：连续计数，循环计数和单次计数。
其它参数可以使用缺省值。

3) 程序
主循环OB1:
//预设
L 0 // 删除控制位
T DB1.DBD 0
T DB1.DBD 4
SET
S DB1.DBX4.0 //打开软件门

//写控制接口
L DB1.DBD 0 //写入8位到1SSI 模板
T PQD 264
L DB1.DBD 4 //输出起始地址
T PQD 268

// 读反馈接口
L PID 264 //从1SSI模板读 8 位
T DB1.DBD 8
L PID 268 //输入起始地址
T DB1.DBD 12

如图. 5所示, 在计数模板的硬件配置中输出接口参数为8个字节 (PQB264 - PQB271)。在上述应用中， 在 DB1 中的 8个字节 (DB1.DBB0 to DB1.DBB7)被用于控制接口的参数分配。


图. 5: 控制接口的参数分配

如图. 6所示, 在计数模板的硬件配置中输入接口参数为8个字节（PIB264-PIB271）。 在上述应用中，DB1 的8个字节 (DB1.DBB8 to DB1.DBB15)用来向接口模板传递参数。


图. 6: 接口参数反馈分配

6. 测试, 监视和诊断


图. 7: 变量表监视

在 STEP 7中创建一个变量监视来监视编码器测量值 DB1.DB  8。（反馈接口字节0~3），在变量监视表中通过修改DB1.DBX  13.6(STS_C_UP) 和DB1.DBX 13.7(STS_C_DN)的值来修改计数方向。

7. 功能

7.1 控制计数输入
通过软件门控制
软件门和硬件门 ("与" 逻辑)

7.2 门功能
软件门: 通过用户程序控制
当使能软件门的控制信号时, 在硬件配置中使用 "中断计数" 并从装载值启动计数。当软件门停止后使能，当计数停止时从计数值重新启动计数。 
在参数配置中是使用 "t终止计数"从装载值启动计数，当软件梦停止后使能，从装载值重新计数。


图. 8: 使用硬件门

硬件门：硬件门使能之后，通过硬件输入信号控制，功能与软件门相同。前提是“硬件门”参数在图. 8的“DI功能"中已经设置。

7.3 锁存功能
锁存和重新触发:
在硬件配置参数"DI功能"中使能 "锁存和重新触发"后，在程序中使能软件门。当检测数字输入信号出现上升沿时，锁存当前计数值。计数功能开始计数直到检测出下一个上升沿信号，锁存当前值并重新从装载值开始计数。
如果在此过程中装载值被直接装载，反馈字中的锁存的值将不会改变，关闭软件门只会中断计数，但数字量输入的锁存和重新触发功能仍然工作正常。
在软件门使能之后，需要注意当输入信号检测到上升沿信号时计数模式会启动，参见图. 9: 锁存和重新触发功能的时序图。


图. 9: 锁存和重新触发功能的时序图

锁存:
在硬件配置参数"DI功能"中使能 "锁存和重新触发"后，在程序中使能软件门。当检测数字输入信号出现上升沿时，锁存当前计数值。计数功能开始计数直到检测出下一个上升沿信号，锁存当前值并重新从装载值开始计数。
如果在此过程中装载值被直接装载，反馈的装载值将不会改变，关闭软件门仅会中断计数，但输入信号的锁存功能仍然工作正常。


图. 10: 锁存功能时序图

7.4 同步功能
同步功能仅用户单次计数和循环计数模式，在该模式下0标志位作为旋转编码器的参考信号来使用。首先使能软件门之后 使能同步控制位。在单次计数同步下，当输入信号有一个上升沿信号时启动计数同步。在循环计数同步下，输入信号有一个上升沿信号并且每次后续的上升沿信号均 会将计数器从装载值启动同步计数。


图. 11: 同步功能时序图

7.5 在计数模式下输出控制
计数模板有一个数字量输出和一个虚拟的数字量输出（在反馈接口的状态位中），可以用来保存2个比较值，并且结果可以基于2个比较值控制。

(1) 直接控制输出
使能控制位CTRL_DO1 和 CTRL_DO2，并且保持控制直到控制位SET_DO1 和SET_DO2被置位。 状态位 STS_CMP1和STS_CMP2 显示相关的输出状态。状态位会保持当前状态直到被确认。如果 DO1和DO2没有被使能，这些状态位可能直接通过控制位影响SET_DO1 和 SET_DO2。 
下方的 4 个输出表语直接控制输出应用类似，比较值可被首先加载且输出会根据比较条件控制。

(2) 计数值 >= 比较值
例如：设置比较值 2000，当计数值大于等于2000时使能输出 D01。

硬件配置:


图. 12: 比较值输出

计数模板参数设置见图. 12，仅用于设置“DI功能”作为“计数值>=比较值”，其它参数参照图. 4: 普通计数模式设置。

主循环:

//预设
SET
S DB1.DBX 4.0 // 设置软件门
S DB1.DBX 4.4 // 使能 D01

// 装载比较值
A M 100.0 //触发位
S DB1.DBX 5.2
L DB1.DBD 4
T PQD 268

L 2000
T DB1.DBD 0
T PQD 264

AN M 100.0
R DB1.DBX 5.2
L DB1.DBD 4
T PQD 268

//写控制接口

L DB1.DBD 0 // 写8个字节到1SSI 模板
T PQD 264
L DB1.DBD 4 //输出起始地址
T PQD 268

// 读反馈借口

L PID 264 // 从模板读取8个字节
T DB1.DBD 8
L PID 268 //输入起始地址
T DB1.DBD 12