常见五种网络接入方式(【详解】不同网段的S7-1500PLC通信)

Posted 2023-05-25

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常见五种网络接入方式(【详解】不同网段的S7-1500PLC通信)

S7-1500 通过PN/PN Coupler 通信

PN/PN耦合器，订货号：6ES7158-3AD10-0XA0，能够实现两个不同以太网子网进行数据交换。

图01.已安装电缆夹的PN/PN Coupler视图

主要属性：

1440 字节的输入数据和 1440 字节的输出数据。
多达 16 个输入区域/输出区域可用于与以下虚拟模块交换数据。
PN IO 控制器之间跨网络边界进行数据交换，同时保持网络隔离。
两个 PROFINET IO 子网之间具有电隔绝。
一侧网络端的错误对另一侧的网络端没有影响，但可以在另一侧网络端诊断错误。
冗余电源。
当使用“IO Modules”模块操作模式时，输入用户数据的状态信息。
SIMATIC BusAdapter。

显示元件与接口

图02.显示PN/PN Coupler的元件与接口

应用：

PN/PN 耦合器具有两个 PROFINET 接口，每个接口连接到一个子网。

在组态期间，从这一个PN/PN耦合器将生成两个IO设备，表示每个自带子网的站都有一个IO设备。在每个子网内，PN/PN 耦合器的另一个部分作为总线节点。

一旦组态完成，两个部分合并在一起。

图03.PN/PN Coupler的示意图

示例：

下面的示例显示了两个网络相互独立。在每个 PROFINET IO 网络中，它们的设备名称唯一。

在下图中，设备名分别为“子网 1”和“子网 2”。

图04.PN/PN Coupler数据交换示意

1.通信组态

使用TIA Portal STEP7组态PN/PN耦合器V4.2版本有两种方式：

使用PN/PN Coupler V4.2的GSD文件，需要在西门子全球技术资源网站下载；
使用博途软件硬件目录的网络组件中自带的PN/PN Coupler设备。

其中，通过下载更新GSD的方式，无论两个CPU是不是在同一项目中的组态方法是一样的。这与PN/PN耦合器V3.0版本以前的组态方式是一致的。

使用博途软件自带的PN/PN耦合器设备进行组态使，两个CPU在同一项目和在不同项目下的组态方式不同。下面将举实例说明：

1.1 两侧分别组态X1和X2实现数据交换

概述：

在两个PROFINET IO 网络进行数据交换的拓扑中，PN/PN Coupler的 X1 和 X2 分别作为两个IO控制器的IO设备需要在TIA Portal进行配置。

本例中CPU1512C-1PN 连接 PN/PN Coupler X1 端，CPU1516-3PN/DP 连接PN/PN Coupler X2 端。

要组态PN/PN Coupler，需要使用以下组件：

STEP 7 TIA Portal V15 或更高版本
PN/PN Coupler 的 GSD 文件。 GSD 文件可通过 Internet (https://support.industry.siemens.com/cs/ww/zh/view/23742537) 进行下载。

组态实例：

1.安装GSD文件：

打开博途项目，依次打开“选项--管理通用站描述文件（GSD）”；

图05.打开GSD管理

源路径中选择本地下载的GSD文件所在的文件夹，选择需要安装的GSD文件，点击“安装”；

图06.安装GSD文件

2.通信组态配置：

网络视图中，从左侧的硬件目录中找到“其他现场设备--PROFINET IO--Gateway--PN/PN Coupler--PN/PN Coupler V4.2”，分别将 PN/PN Coupler X1和PN/PN Coupler X2拖曳到视图中；

图07.拖动配置文件至网络视图

点击IO从站上的“未分配”，选择IO控制器，将PN/PN Coupler X1接入CPU1512C-1PN的IO系统，将PN/PN Coupler X2接入CPU1516-3PN/DP的IO系统；

图08.连接至IO系统

分别设置PN/PN Coupler X1 和PN/PN Coupler X2 的以太网地址，下图以PN/PN Coupler X1 侧设置为例；

图09.设置以太网地址

分别设置PN/PN Coupler X1 和PN/PN Coupler X2 侧的DIA（数据有效性显示）。使用数据有效性显示 DIA，可确定通过“其它”子网的 PN/PN Coupler 连接的 IO 控制器是否仍可提供有效数据。

数据的有效性通常使用 PN/PN Coupler 的最低有效输入字节的位 0 显示：最低有效的输入字节为第一个输入模块的最低插槽号。

位 0 = 1：接收到的数据有效。
位 0 = 0：接收到的数据无效。

如果已激活“数据有效性显示 DIA”(Data validity display DIA)，则不得将第一个组态输入字节的第一位用于输入数据，也不得将其它子网中的第一个组态输出字节的相关第一位用于输出数据！

图10.设置数据有效性显示

打开设备视图，选择PN/PN Coupler X1,打开左侧硬件目录中的“模块--IO Modules”，将输入输出子模块拖入“设备概览”的插槽中，并分配IO地址；

根据最后一个字节的数据状态字节 (DS) 值，用户可以识别以下情况。下面介绍了 DS 字节的结构：

0x40：另一个子网中没有模块输入数据的有效耦合伙伴。
0x60：另一个子网中的 IO 控制器处于 STOP 状态。
0x80 从耦合伙伴接收到有效用户数据。

图11.X1分配IO地址

同样的方式配置 PN/PN Coupler X2。注意：两个子网中配置的输入输出子模块的字节长度和槽号要一一对应；

图12.X2分配IO地址

组态配置完成，分别下载程序至CPU中。

3.分配设备名称

打开网络视图，右键PN/PN Coupler X1图标，在快捷菜单中选择“分配设备名称”；

图13.分配设备名称

更新列表，选择设备，分配设备名称；

图14.分配设备名称

按照如上两个步骤对PN/PN Coupler X2网口分配设备名称。

4.通信测试

在监控表中进行数据交换测试；

图15.数据交换状态

更多关于PN/PN Coupler的信息，请参考“SIMATIC 总线连接 PN/PN 耦合器” 手册，链接：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44319532

1.2 使用博途组态PN/PN耦合器（同一项目）

本例对使用博途软件组态PN/PN耦合器，CPU在同一项目中的组态方式进行说明：

本例中CPU1512C-1PN 连接 PN/PN Coupler X1 端，CPU1516-3PN/DP 连接PN/PN Coupler X2 端；

1.打开网络视图，在右边目录中找到“网络组件--网关”,将PN/PN Coupler拖曳至左侧视图中；

图16.硬件组态

右键PN/PN Coupler左侧X1部分，快捷菜单中选择“分配给新的DP主站/IO控制器”，将PN/PN耦合器X1 连接到CPU1512C-1PN的IO系统中；

图17.连接X1网络

右键PN/PN Coupler左侧X2部分，快捷菜单中选择“分配给新的DP主站/IO控制器”，将PN/PN耦合器X2 连接到CPU1516-3PN/的IO系统中；

图18.连接X2网络

PN/PN耦合器属性中，分别为PN/PN耦合器的X1 和X2 设置数据有效性显示（DIA）；

图19.设置DIA

新增传输区，并设置PROFINET[X1]和PROFINET[X2]的IO地址；

图20.设置传输区

下载组态，分别右键PN/PN耦合器左侧X1和右侧X2，分配设备名称；

图21.分配设备名称

通信测试见上文所示。

1.3 使用博途组态PN/PN耦合器（不同项目）

本例对使用博途软件组态PN/PN耦合器，CPU在不同项目中的组态方式进行说明：

CPU1连接PN/PN耦合器的X1接口，通过组态生成X2的GSD文件。

图22.不同项目下的网络连接

本例中CPU1512C-1PN 连接 PN/PN Coupler X1 端，CPU1516-3PN/DP 连接PN/PN Coupler X2 端；

1.打开网络视图，右侧目录中找到“网络组件--网关”，将PN/PN Coupler拖曳至左侧视图，PN/PN耦合器的X1 接口接入CPU1512C-1PN的PROFINET网络；

图23.硬件组态

设置PN/PN Coupler的X2接口的设备名称；

图24.设置设备名称

设置PROFINET[X1]的传输区长度及I/O地址；注意，此时，PROFINET[X2]侧只有长度信息，没有I/O地址信息：

图24.设置X1传输区

PROFINET[X1]侧信息及PROFINET[X2]侧设备名设置完成，编译保存项目，导出X2接口的GSD文件：

图25.导出GSD01

图26.导出GSD02

在CPU2侧安装X2的GSD文件，方式如上文所示。从右侧目录中找到“其他现场设备-PROFINET IO-Gateway”中安装的GSD拖入左侧视图并接入PROFINET网络中；

图27.CPU2中的PN/PN耦合器X2组态

修改PN/PN Coupler X2 的设备名称，与前文保持一致；

图28.修改PN/PN耦合器X2设备名

设备视图中，打开右侧“设备概览”，分配传输区的I/O地址；

图29.分配I/O地址

更多关于PN/PN Coupler的信息，请参考“SIMATIC 总线连接 PN/PN 耦合器” 手册，链接：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44319532