基于以太网的PLC产品应用第1讲 基于ProfNet的西门子S7-1200 PLC与XT1123的综合应用

基于以太网的PLC产品应用第1讲 基于ProfNet的西门子S7-1200 PLC与XT1123的综合应用

浙江工商职业技术学院 李方园

ProfiNet是基于Ethernet的开放的、面向对象的运行期通信方案，同时也是独立于制造商的工程设计方案，在目前的智能化工厂改造中占有重要的地位。本文主要介绍了基于ProfNet的西门子S7-1200 PLC与XT1123的综合应用。

西门子S7-1200 PLC；ProfNet总线；网络结构

1 概述

基于以太网的PLC产品现在已经越来越得到普及，其中西门子公司的S7-1200是其中的佼佼者。与西门子S7-200系列PLC最大的区别在于S7-1200 PLC标准配置了以太网接口RJ45，可以采用一根标准网线与安装有STEP 7 TIA V11以上软件的PC进行通讯，也可以与任何基于ProfNet的分布式产品进行信号互联。

本文主要介绍的就是西门子S7-1200 PLC与Acromag公司XT1123的综合应用。

2 基于ProfiNet的S7-1200控制系统设计

ProfNet使用以太网和TCP/IP协议作为通信基础，在任何场合下都提供对TCP/IP通信的绝对支持。由于绝大多数工厂自动化应用场合对实时响应时间要求较高，为了能够满足自动化中的实时要求，ProfNet中规定了基于以太网层的优化实时通信通道，该方案极大地减少了通信栈上占用的时间，提高了自动化数据刷新方面的性能。

作为最新的西门子S7-1200PLC，它含有集成的ProfiNet接口用于进行编程以及HMI和PLC-to-PLC通信。另外，ProfNet接口提供10/100兆比特/秒的数据传输速率，支持使用开放以太网协议的第三方设备，如本应用案例中的Acromag公司XT1123。XT1123是Acromag公司推出的ProfNet输入输出设备，具有16个的数字量I/O点，图1和图2分别是XT1123的外观与端子分布。

图1 XT1123的外观

图2 XT1123的端子分布

图3 所示为S7-1200与3个XT1123的ProfNet网络，它们通过交换机相连，可以用于智能化工厂的改造，将原来非西门子系统互相联网。

图3 S7-1200与XT1123的ProfNet网络

3 XT1123与S7-1200 PLC的通讯连接

（1）安装GSDML设备描述文件

GSDML即为单个部件组装ProfiNet设备时用XML创建相应的设备描述，具体包括下列数据:（a）ProfiNet设备的名称和ID号；（b）ProfiNet设备的IP地址，诊断数据的访问方式和设备连接方式；（c）ProfiNet设备的硬件分配，设备接口以及为各接口定义的变量、数据类型与格式；（d）ProfiNet设备在整个工程中的保存地址。在S7-1200中导入XT1123的GSDML文件如图4所示，图5所示为安装后的XT1123目录。

图4 GSDML文件的安装

图5 安装后的XT1123目录

（2）S7-1200与XT1123建立ProfNet连接

图6所示为S7-1200与XT1123建立ProfiNet后的网络结构。待网络结构添加完毕之后，就可以对XT1123输入输出设备进行设备配置，如修改I/O地址（图8）。与其他小PLC不同，S7-1200具有任意组态I/O地址的特性，这对于第三方设备来说尤其重要。

图6 S7-1200与XT1123建立ProfNet后的网络结构

图7 XT1123的设备配置

图8 XT1123的I/O地址

（3）ProfNet通讯的特点

在本案例中采用ProfiNet通讯标准，系统对实时应用的响应时间可以缩短到5～10ms。ProfiNet通讯同时还支持高性能同步运动控制应用，如XT1123外接有多个同步控制器，则在该应用场合提供对100个节点响应时间低于1ms的同步实时（IRT）通信。在ProfiNet设备的一个通信循环周期内，既包括IRT实时通信，又包括TCP/IP标准通信。采用本应用案例的工程实践表明，系统性能将比采用低速现场总线方案提升近100倍。

4 结束语

采用ProfiNet通讯技术后，西门子S7-1200 PLC可以集成各种类型的ProfiNet现场设备，如本应用案例中的Acromag XT1123输入输出设备。采用这种统一的面对未来的设计概念，工厂内各部件都可以作为独立模块预先组装测试，然后在整个系统中轻松组装或在其他项目中重复使用。

[1] 周柏青, 李方园. PLC控制系统设计与应用[M]. 北京：中国电力出版社，2015.

Synthetical Application of Siemens S7-1200 PLC and XT1123 Based on ProfNet

ProfNet is an open, object-oriented runtime communication scheme based on Ethernet, and is independent of the engineering design of manufacturers It plays an important role in the current intelligent factory transformation. This article mainly introduces the synthetical application of Siemens S7-1200 PLC and XT1123 based on ProfNet.

Siemens S7-1200 PLC; ProfNet Bus; Network structure

李方园（1973-），男，浙江舟山人，高级工程师，毕业于浙江工业大学信息学院工程硕士专业，长期从事于变频器等现代工控产品的应用与研究工作，现就职于浙江工商职业技术学院。