西门子110千瓦功率模块

西门子110千瓦功率模块

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。

 
 
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。

 西门子110千瓦功率模块
 
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 FM 352-5产品简介

图1 FM352-5外形图

1.1 模块概述

☆ FM 352-5 高速布尔处理器可以进行快速的二进制控制以及提供较快速的切换处理( 循环周期1μs)
☆ 可以用LAD 或FBD 编程
☆ 指令集包括位指令(STEP 7 指令的子集)、定时器、计数器、分频器、频率发生器和移位寄存器集成12DI/8DO
☆ 此模块有源型（6ES7352-5AH10-0AE0）数字量输出和漏型（6ES7352-5AH00-0AE0）数字量输出两种类型
☆ 具有1个高速计数通道，允许连接 24V 增量编码器、5V 增量编码器或串口**值编码器

2 FM 352-5实例程序使用简介

为了使用FM 352-5模块，必须电脑中安装STEP 7编程软件和FM 352-5 驱动软件包，之后安装模块并对其供电，此时模块处于STOP状态，下面通过实例程序（安装FM 352-5 驱动软件后，在STEP 7实例库中可以获得）可以快速检测模块是否正常。

2.1 安装并组态模块

详细步骤请参考FM 352-5手册中第3、4和5章。

2.1.1 安装硬件组件并接线

安装 FM 352-5 模块和一个S7-300 CPU 到同一机架上，提供电源给 CPU 和 FM 352-5 模块的1L 和2L 端子。

2.1.2 安装组态软件

FM 352-5软件包可从模块附带光盘或从以下地址获得：287839987

安装过程与 STEP 7 软件类似，直接运行 Setup.exe 文件即可。
注：安装前修改 Windows 系统语言为 English（United States），如下图所示：

图2 修改系统语言

2.1.3 新建一个 STEP 7 项目

双击桌面 STEP 7 图标打开 SIMATIC Manager。通过菜单 “File – New” 选项或使用 按钮，新建一个名为 FM 352-5 的项目，如下图所示：

图3 新建项目对话框

2.1.4 组态硬件

新建一个 CPU 300 站，在项目中双击硬件组态图标，如下图所示：

图4 双击硬件组态图标

在硬件组态中插入一个S7-300 站和一个 FM 352-5 模块，如下图所示：

图5 插入CPU和FM352-5

2.1.5 保存并编译硬件组态

为保证组态无误，需在项目硬件组态界面菜单中选择“Station -- Save and Compile”或点击 按钮编译硬件组态， 如下图所示：

图6 编译硬件组态

2.2 复制实例程序

2.2.1 如何查找实例程序

在安装完 FM 352-5 软件包之后，一个实例项目也被安装到了 STEP 7 的“样例项目”文件夹下。项目路径如下：
..\STEP7\EXAMPLES\zEn29_01

2.2.2 拷贝实例程序到用户项目

在 SIMATIC Manager 窗口中通过菜单“File > Open > Sample Projects”打开示例项目“zEn29_01_FM352-5_Prog”，从项目的块文件夹下拷贝以下程序块：
OB1 -- 主程序
OB40 -- 中断处理程序
FB3 -- FM 352-5程序
FB30 -- FM 352-5 Debug模式
FB31 -- FM 352-5 Normal模式
FB113 -- 32位脉冲定时器
FB114 -- 延时导通定时器
FB119 -- 时钟脉冲发生器
DB3 -- Debug模式下系统使用的数据块
DB5 -- CPU 发送数据到FM 352-5 所使用的数据块
DB6 -- CPU 从FM 352-5接受数据所使用的数据块
DB30 -- FB30 的背景数据块
DB31 -- FB31 的背景数据块
VAT_1 -- 变量表用于调试 FM 352-5

图7 打开实例项目

拷贝错误处理块 OB82 到用户程序。在 SIMATIC Manager 窗口中通过菜单命令：Insert > S7 Block > Organization Block > OB82 ，新建一个 OB82 空程序块进行错误处理。
从实例项目中拷贝符号表到用户项目中。

2.3 组态 FM 352-5 模块参数

2.3.1 设置基本参数

1. 返回到硬件组态窗口中双击 FM 352-5 模块。
2. 选择 Addresses 标签并分配输入和输出地址，如下图所示：

图8 模块输入输出地址

注：FB30和FB31的输入和输出地址在实例程序中为256，如果用户项目中 FM 352-5模块地址不同，需要修改 OB1中FB30和FB31的地址，如下图所示：

图9 FB 30/31输入输出地址

3. 选择参数（Parameters）标签。

4. 使能“基本参数”（Basic Parameters）下“生成中断”（Interrupt generation）选项，中断选择(Interrupt Selection)为过程中断（Process Interrupts）。
在“使能过程中断”（Process Interrupts Enable）下使能8个过程中断，如下图所示：

图10 使能模块中断

2.3.2 编译参数和程序

在编程（Programming）标签中点击 按钮对FM 程序 (FB3) 进行编译，如下图所示：

图11 编译模块参数和程序

编译完成后点击 按钮关闭此对话框。

2.3.3 编译硬件组态

为了生成 FM 352-5 的系统文件需要编译项目的硬件组态。
在硬件组态窗口中，选择菜单命令“Station > Save and Compile”或用 按钮保存并编译项目的硬件组态，如下图所示：

图12 编译项目组态

2.4 准备 S7 CPU

如果实例程序 FB (本实例使用 FB3) 块处于编辑状态，请先关闭它，然后按照以下步骤下载项目到S7 CPU 。

2.4.1 下载程序到 S7 CPU

进入SIMATIC Manager 窗口，选中S7-300站点图标（本例为AS317-2PN）点击 按钮，将系统数据和程序下载到S7 CPU 。

图13 下载项目程序和组态

2.4.2 调整 CPU 拨码开关

调整 CPU 的拨码开关到 RUN 位置。

2.4.3 调整 FM 352-5 模块拨码开关

调整 FM 352-5 的拨码开关到 RUN 位置。观察每个模块的 LED 灯的状态，这时 CPU 处于 RUN 状态，FM 352-5 处于 STOP 状态（SF 灯亮，因为模块处于 STOP 状态）。

2.5 用Debug 模式运行并监控程序

2.5.1 通过变量表初始化 Debug/Run 模式参数

打开变量表 (VAT_1)，如下图所示：

图14 实例程序变量表离线状态

在变量表中选择菜单命令 Variable > Monitor 或点击 按钮，然后选择菜单命令 Variable > Modify 或点击 按钮，这时 FM 352-5 模块上的 LED 灯由 STOP 转换到 RUN。

注：M0.0 为0表示工作在 Debug 模式；M0.1 为1表示程序允许运行。

2.5.2 通过模块 LED 灯状态和变量表来监控程序执行状态

FM 352-5 模块现在工作在 RUN 模式，用户可以通过监控实例程序的执行。在 Debug 模式中， STEP 7 允许用户使用变量表对 FB 3 进行调试，如下图所示：

图15 实例程序变量表在线状态

模块输出点 Q6 和 Q7 的 LED 灯分别以 2 Hz 和 1 Hz 的频率闪烁。这两个输出点通过 FB 3 中的CP_Gen（FB119） 指令驱动。
输出点 Q0 到 Q4 的LED 灯顺序点亮，也可通过变量表中 CPU_In.Bits[0..4] 位监控其状态，如下图所示：

图16 位DB6.DBX 0.0—0.4对应模块输出Q0—4

中断 0 到 4 （对应变量表中 M7.0 到 M7.4）也顺序点亮，如下图所示：

图17 位M 7.0—7.4对应模块输出Q0—4

2.6 从Debug 模式转换到Normal 模式

为了转换到 Normal 模式，必须下载程序到 FM 352-5 模块并对 Normal 接口 （FB 31） 块进行初始化。

2.6.1 下载程序到 FM 352-5 模块

返回硬件组态窗口并双击 FM 352-5 模块图标。
选择 并点击 按钮，如下图所示：

图18 点击FM 352-5下载按钮

2.6.2 通过变量表初始化 Debug/Run 模式参数

在变量表中置 M0.0 为 True，其余同 Debug 模式（参看 2.5.1 节）。

2.6.3 通过模块 LED 灯状态和变量表来监控程序执行状态

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