西门子工业以太网PROFINE在内衬层生产线中的应用

安桂香

摘 要：首先对西门子工业以太网Proficient的实时协议进行分析，然后叙述Proficient現场总线在内衬层项目中的应用。

关键词：Proficient；实时协议；现场总线

1 西门子PROFINET分析

工业过程控制系统根据系统的结构特点可以分为三种，分别是集散控制系统、现场总线控制系统和工业以太网控制系统。集散控制系统的优点主要表现在其具有很好的操作性和适应性，同时，也能进行很好的移植，但是，这个系统存在着一定的局限性。集散系统中，不同厂家生产的软件和硬件产品不能进行互换，在这种情况下，各自的制造商都是按照自身通信协议来工作，在普遍性方面非常差。现场总线控制系统具有开放性和智能化的优点，但是，其在发展过程中并没有形成统一的标准，这样在应用方面存在着应用领域非常局限的问题。以太网技术在应用的时候更加符合用户对统一通信协议和网络的要求。PROFINET是一种基于以太网和开放性的特点，形成了一个自动化工业以太网标准。这项技术使用了开放性的IT标准，和以太网的TCP/IP标准能够兼容。工业以太网提供了实时功能，能够和现有的现场总线系统进行结合，这样对原有的投资能够进行利用。PROFINET协议和微软的自动化对象模型以及通信协议和工控软件进行有机结合。PROFINET正在实现自动化装置的透明化以及面向对象发展。

传统以太网访问物理层的方法都要利用CSMA/CD协议实现，工业以太网在发展过程中具有更好的实时性，但是，在使用过程中存在着一些缺点，帧数过载会导致数据在传输过程中出现延时问题，这样对网络实时性具有严重的阻碍作用。网络延时问题的出现，PROFINET可以利用发送器和接受器对信栈能够进行优化，同一个网络中，各个节点在同一个时间内能够完成较高数据的传输。

2 西门子PROFINET在内衬层生产控制系统中的应用

2.1 系统组成与硬件

图1

控制系统的结构构成如图1所示，系统可以通过PC连接PLC，实现了程序传递，在线控制以及修改功能。PLC和操作屏以及传动装置通过PROFINET连接，这样能够实现传动装置直接连接到驱动电机上，对挤出机、压延机以及辅线进行控制。

对内衬层电控系统的控制特点进行利用，PLC选择西门子公司的S7系列的CPU来作为中央控制单元，这个系列的CPU具有中等规模的程序存储量以及程序框架，同时也实现了集中式和分布式I/O一起使用的功能。同时系统中也配置了CP343模块，PROFINET接口能够更好的满足内衬层生产线控制的需要，并且实现了组件的自动化。传统的传动装置会选择使用西门子公司的6RA70，MM440，以及分布式I/O控制系统。在操作系统方面实现了人机界面的操作屏，操作界面设计软件也是由西门子公司研发，这样在进行组网时更加方便，也实现了现场工艺参数的设置和检测，以及现场配方的存储和数据的统计。

2.2 软件环境及网络结构

软件环境为STEP7 V5.5 CHINESE，新建项目后，在左边右键单击插入300 CPU ，然后进行组态、网络设置等，系统硬件组态图2所示。

2.3 程序中调用形式。如图3所示：

主要是调用程序块FC211及FC212来完成对分布式I/O进行数据读写，实现逻辑控制。

2.4 PROFINET通讯实现的IP地址设置

根据系统结构，一般在出厂时每个模块都会有唯一的的MAC地址，要进行PROFINET通讯只需要在STEP7软件的硬件组态中对其的IP地址进行设置即可。设置好以后，需要说明的是根据MAC地址选定，该地址在出厂时由厂家为每台PROFINET IO设备分配，而且是唯一不可修改的；点击IP地址右边的“属性”按钮则会弹出Ethernet接口的属性窗口，然后在IP地址一栏设置其地址，要注意在一个系统中IP地址不能重复，最后在子网下面的窗口选中Ethernet确定就可以将模块挂在proficient网上。如图4所示：

图4

3 项目运行分析

文章以大连轮胎厂的内衬层压延生产线进行实际改造的，在项目最终完成后，系统的稳定性很高，从没出现断线报警的现象，几个PLC同时用这种工业以太网通讯，实现了数据通讯的实时性，快速性，能够满足生产现场的需要。

参考文献

[1]廖常初.s7300/400 PLC应用技术（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2009.