5. PROFINET协议通信系统的组建

项目3工业互联网通信协议选择任务3.4PROFINET协议通信系统的组建【任务导入】

某大型制造加工企业的工件自动化测试线中，人工在线尾上下料工位将工件放到载盘上，流水线将载盘输送至各个工位，机器人抓取载盘放到测试工位对工件进行测试，测试完成后放回流水线流到下个工位，全部工位都测试完成后，人工在线尾上下料工位将测试好的工件取出，由此实现工件全过程的自动测试。

在此测试线中，由于电控柜与各个测试工位相距较远，工位的信号无法直接接入控制柜，采用分布式PROFINET通信架构：每个工位配备PROFINET模块，PLC通过交换机与PROFINET模块连接，PROFINET模块可以将读取到的IO、模拟量等信号传输给PLC，PLC也可通过PROFINET模块控制各执行元件，从而实现远距离的设备控制，保障了测试线的高效稳定运行。【知识链接】PROFIBUS国际组织于1999年开始研发新一代工业以太网标准—PROFINET。因全球知名的自动化设备制造商的支持，2000年底，PROFINET正式成为了IEC61158标准的第10种现场总线。PROFINET是面向工业自动化的标准化工业以太网协议，广泛应用于工业自动化领域，如汽车制造、机械制造、电子制造、化工等。它提供了一种实时、可靠、高效的通信方式，可满足工业现场高稳定性，高带宽，低延时等多种通信需求，同时支持灵活的拓扑形式，数据冗余和多种行业专用的行规协议。【知识链接】功能特性PROFINETPROFIBUS最大传输速率100Mbit/s12Mbit/s数据传输方式全双工半双工网络拓扑结构线型、星型、树型、环型线型一致性数据范围254字节32字节最大数据量1400bytes254bytes网段长度100m100m主站个数无限制多主站会影响速率诊断功能标准以太网/IT工具专用接口板/特殊工具运动控制响应速度快响应速度慢设备的网络定位能不能使用成本低高表3-5PROFINET与PROFIBUS对比表PROFINETIO主要用于工业现场的分布式系统，实现输入输出控制。它通过简单的数据交换来连接各种分散的设备或子系统，例如传感器、执行器等装置连接到I/O设备上，通过I/O设备连接到网络上。PLC的CPU是典型的PROFINETIO控制器，负责查找和管理这些设备并保持通信。PROFINETIO支持实时通信（RT）和等时同步通信（IRT）工作模式，数据传输速率高于PROFIBUS-DP。‌【任务实施】（1）网络配置

配置本机IP地址，将其设置为“192.168.1.50”，子网掩码为“255.255.255.0”，默认网关不填写。单击选择“使用下面的DNS服务器地址”选项，无需配置首选及备用DNS服务器，如图3-46所示。图3-46设置本机IP地址【任务实施】

（2）博途初始化1）创建项目

双击打开“TIAPortalV17”软件，将项目名称改为“PROFINET”，单击“创建”按钮，此时项目已经创建成功。单击“项目视图”进入项目，如图3-47所示。图3-47新建项目【任务实施】2）添加GSD文件

单击工具栏的“选项”弹出下拉列表，单击选择“管理通用站描述符文件（GSD）”选项，如图3-48所示。图3-48添加GSD文件【任务实施】3）项目添加CPU、PROFINET模块

双击“设备与网络”选项，进入网络组态界面，如图所示。在右侧的目录中，找到搜索栏，在搜索栏中输入“6ES7211-1AE40-0XB0”，单击“查找”按钮，找到对应的PLC设备，双击该设备将其配置至网络组态中，如图3-49所示。图2-24端口统计查看详细信息图3-49添加CPU、PROFINET模块

【任务实施】

在右侧的目录中，找到搜索栏，在搜索栏中输入“PN4-1616B”，单击“查找”按钮，找到对应的PROFINET模块，双击该设备将其配置至网络组态中，如图3-50所示。图3-50搜索PN4-1616B模块【任务实施】图3-51网络组态

配置完成后，可以看到PLC及PROFINET模块已经加入到网络组态中，右键单击PN4-0808B模块的小方框，单击选择“分配给新IO控制器”选项，如图3-51所示。【任务实施】4）地址表确认单击PLC与PNIO的连接线，单击“常规”选项，在常规界面的选项中单击选择“地址总览”，在右侧即可显示地址总览表。I为输入，O为输出。可以看出数字输入大小为2字节，占16位。数字输出大小为2字节，占16位。与GSD文件的配置一致，此时PNIO模块的IO已经全部映射到PLC的IO地址单元了，如图3-52所示。图3-52地址表确认【任务实施】

（3）编写程序

在Main程序块中编写程序，如图3-53所示。图3-53OB1程序【任务实施】

（4）配置PLC、PROFINET模块

在下载程序之前，首先得先配置好PLC及PROFINET模块，否则PLC可能会报错。首先查看设备的固件版本。1）配置PROFINET模块

在项目树中找到“未分组的设备”，单击展开。右键单击“PNIO[PN4-0808B]”，在弹出的列表中单击选择“属性”选项。

在PNIO属性窗口中，单击选择“常规”界面，再单击选择“PROFINET接口”选项，下拉列表中单击“以太网地址”选项，配置IP地址为“192.168.1.11”，子网掩码为“255.255.255.0”，如图3-54所示。图3-54配置IP地址【任务实施】2）配置PLC模块

选择“PLC_1”，单击转至在线按钮，使本机与PLC建立连接。在弹出的窗口中配置PG/PC接口的类型为PN/IE，PG/PC接口为之前与交换机连接的网口，接口/子网的连接配置为插槽“1×1”处的方向。选择“显示所有兼容的设备”。参数配置完成后单击“开始搜索”按钮，“选择目标设备”栏下会显示识别的PLC设备，选择该设备并单击“转至在线”按钮，如图3-55所示。图3-55配置PLC模块【任务实施】

在项目树中下滑找到在线访问选项，单击展开。在之前配置的网口中找到PLC_1，双击“在线和诊断”选项。右侧界面中单击选择“诊断”，下拉选项中选择“常规”，可以看到设备的固件版本为V4.2.1，如图3-56所示。图3-56配置版本【任务实施】图3-57“属性”设置

已知设备的固件版本后，可更改默认的固件版本配置。更改固件版本配置需在离线模式下进行，单击离线按钮进入离线模式。右键单击“PLC_1”模块，单击选择“属性”选项，如图3-57所示。【任务实施】图3-58更改固件版本

在PLC属性窗口中，单击选择“常规”界面，再单击选择“常规”选项，下拉列表中单击“目录信息”选项，再单击“更新固件版本”按钮，如图3-58所示。【任务实施】图3-59固件版本更改为V4.2

默认当前设备固态版本为V4.4，根据之前看到的固态版本，将新设备固态版本更改为与之相同，将新设备固件版本更改为V4.2，如图3-59所示。【任务实施】图3-60配置IP地址

在固态版本配置完成后，需要为PLC分配一个IP地址，使PLC与PROFINET模块能处在同一个网络中。在PLC属性窗口中，单击选择“常规”界面，再单击选择“PROFINET接口”选项，下拉列表中单击“以太网地址”选项，配置IP地址为“192.168.1.10”，子网掩码为“255.255.255.0”，如图3-60所示。【任务实施】图3-61程序下载

（5）载入程序

此时，PLC及PROFINET模块已经配置完成，可以进行程序下载。项目树下单击选择“PLC_1”，再单击“下载”，如图3-61所示。【任务实施】图3-62程序下载与转至在线方式一直完成本机与PLC的连接。并单击“下载”按钮，如图3-62所示。【任务实施】图3-63程序装载在弹出的下载预览界面中，停止模块选项选择“全部停止”，再单击“装载”按钮，即可下载程序，如图3-63所示。【任务实施】图3-64在线监视

（6）测试结果

单击“在线监视”按钮，即可进行在线监控。可显示I与Q的状态变化，如图3-64所示。【任务实施】图3-65调试结果

在实际工厂的生