基于S7-1200与Smart Link远程IO的Prof iNet通信控制的实现

钟漍标 徐连英

（广州市宏大欣电子科技有限公司，广东 广州 510050）

基于S7-1200与Smart Link远程IO的Prof iNet通信控制的实现

钟漍标 徐连英

（广州市宏大欣电子科技有限公司，广东 广州 510050）

西门子S7-1200 PLC通过五类双绞网线与SmartLink的适配器相连，从而以通信的方式实现远程IO模块的控制，在同一ProfiNet工业以太网总线下实现数据交换。本文对控制系统的框架做了介绍，对SmartLink远程智能IO的拓扑结构做了说明，并介绍了如何在西门子TIA博途软件中进行硬件组态及参数设定及数据传递工程，最后以FB块的方式对多分布式IO的执行机构做管理控制。

S7-1200；SMARTLINK；PROFINET；博途；组态；gsdm l文件

1 引言

众所周知，西门子公司是世界上首屈一指的电气和电子公司，其主导推行的ProfiNet总线是ProfiBus国际组织推出的新一代基于工业以太网技术的自动化工业总线技术标准，其完全兼容工业以太网和ProfiBus现场总线，可为自动化设备之间的通信提供多拓扑类型的连接结构，使得网络的搭建变得轻巧快速，具备高度的可用性和灵活性，为工业自动化通信领域提供高效、稳定、可靠的网络解决方案。

随着本体固件版本的日益成熟及博途编程软件的改进优化，西门子公司S7-1200系列的PLC作为小型自动化项目的新型控制器，除支持传统的总线通信技术之外，也同时支持ProfiNet工业以太网总线，在国内已被越来越多的工业自动化工程师选用，并获得良好的口碑，为西门子产品在中国的推广攻城拔寨。

但是，仅目前而言，在做工业项目硬件配套时，整体方案均采用德国西门子的配件相对成本较高，在这个工业控制产品快速更新迭代的年代，作为智能远程IO专家的南京华太自动化技术有限公司于2016年开发出ProfiNet工业以太网适配器通信模块FR8210及各种可应用于ProfiNet通信总线下的智能远程IO，为用户节省成本，简化配线，提高系统可靠性、可靠性，提供了更多的选择。

西门子S7-1200 PLC可通过工业网线与SmartLink的适配器相连，从而以ProfiNet总线通信的方式实现对智能远程IO模块的输入采样和输出控制，在同一网段下实现数据的高速传送。

2 基于S7-1200与SmartLink远程IO的ProfiNet通信控制的系统结构

基于S7-1200与SmartLink远程IO的ProfiNet通信控制的系统结构如图1所示。

图1 基于S7-1200与SmartLink远程IO的ProfiNet通信控制的系统结构

西门子S7-1200PLC通过工业网线与SmartLink ProfiNet适配器相连，各种SmartLink智能远程IO下挂到适配器下，每个适配器下面的智能IO个数为≤32个，站与站之间距离≤200m，单局域网络理论站数可达256个，通讯速度为100Mbps，因此完全可以满足各类中大型项目硬件配置需求，采用这样的硬件配置方式在成本上远比整套采用西门子类欧美工控巨头的ProfiNet远程IO要低不少，对于当前诸多自动化设备公司而言，此通信网络控制模式是一种可行的、高效的、低成本的解决方案。

3 SmartLink远程智能IO的拓扑结构说明

SmartLink ProfiNet适配器可连接各种智能IO，较通用的如：开关量输入输出、模拟量输入输出、高速脉冲输入输出，以及485总线模块等。此外，由于ProfiNet作为工业以太网总线，完全兼容TCP/IP标准通讯，TCP/IP是IT领域关于通信协议方面的标准，尽管其响应时间大概在100ms的量级，不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间是足够的，因此smartlink适配器可以与各种支持TCP/IP的视觉系统、RFID读码器、条形码扫描器和机器人等控制系统，并与其它控制平台、PC、OPC客户端、SCADA系统交换数据。以下就较通用的各种模块的拓扑结构做一简单说明。在图2中，以拓扑结构为FR8210（PROFINET适配器）+FR1108（数字量输入模块）+FR2118（数字量输出模块）的拓扑结构及电源连接进行举例说明。

图2 SmartLink远程智能IO的拓扑结构及电源连接

4 SmartLink ProfiNet适配器功耗计算

SmartLink ProfiNet适配器在连接多个各种智能IO的过程中可能会出现IO供电不足的问题，该问题可能会为用户带来不便或安全隐患，为避免困扰，用户可使用配套的功耗计算工具，当系统侧配置的IO过多时，图3中对应的系统侧功耗将显示为红色，以警示用户需要增加辅助电源模块FR0002。

图3 SmartLink ProfiNet适配器功耗计算工具

5 在西门子TIA博途软件中进行硬件网络组态及Smart-Link远程IO参数设定

硬件安装好之后，需要在西门子TIA博途软件中对硬件网络进行组态，由于非西门子产品在博途软件中并不能直接找到配置文件，应先导入以.xm l为后缀的设备描述文件后，方能对SmartLink的适配器及IO进行硬件网络组态及参数设定。用户可点击博途软件(V13 SP1版本以上)菜单栏上的“选项”→“安装设备描述文件（GSD）”，将SmartLink的硬件配置文件导入硬件目录树中即可。S7-1200与SmartLink远程IO的ProfiNet通信控制硬件网络组态及远程IO参数设定流程如图4所示。

图4 S7-1200与Smartlink远程IO的ProfiNet通信控制硬件组态及参数设定流程

最终的硬件组态图如图5所示，对远程IO的参数设置如图6、图7所示。在图6图7中可知1#远程IO模块FR1108（数字量输入模块）的地址为（I1.0-I1.7），FR2118（数字量输出模块）的地址为（Q1.0-Q1.7），2#远程IO模块FR1108（数字量输入模块）的地址为（I2.0-I2.7），FR2118（数字量输出模块）的地址为（Q2.0-Q2.7）。

图5 通过TIA博途软件进行硬件网络拓扑组态

图6 对1#远程IO的地址分配

图7 对2#远程IO的地址分配

6 S7-1200与SmartLink远程IO的ProfiNet通信控制的数据传递过程

ProfiNet为支持不同的工业级应用，它提供了集成式ProfiNet IO和分布式自动化中创建模块化设备系统的Profi-Net CBA，前者采用实时通信(RT)和同步实时通信(IRT)协议，其通信周期可达10～1ms，可用于普通的数字信号采集和运动系统控制；后者采用TCP/IP和RT协议，其通信周期可达100～10ms，可用于PLC主从站之间的通信。

本案例采用的是S7-1200与SmartLink远程IO之间的ProfiNet通信，使用的是RT实时通信。该协议采用EtherNet II标准，通过IEEE 802.1Q/P协议对数据包优先级配置，使用VLAN标签对帧进行优先级标识，保证数据的高速高效传送。

该案例的通信控制数据传递工作示意图如图8所示。

图8 S7-1200与Smartlink远程IO的ProfiNet通信控制的数据传递工作示意图

7 S7-1200PLC控制程序

西门子博途软件具备成熟的FB编程架构，对于分布式IO的执行机构控制管理采用FB的编程方式将使程序变得可阅读性、一致性、可移植性高，方便项目管理。假设被控制对象为可以通过继电器直接控制启动的小功率电动机，采用典型的启保停电路。根据图6、7的远程IO的地址字节分配，可进行如下的FB程序编写。如下图9、10、11所示。

图9 在主程序OB块中分别调用两个电机的FB程序块

图10 远程IO站1号电机的控制

图11 远程IO站2号电机的控制

8 结束语

基于S7-1200与Smartlink远程IO的ProfiNet通信控制，该控制方案继承了ProfiNet的实时高效的特点，同时硬件组态简单快速，系统可扩展性、可操作性强，经测试，除数字量IO外，对于模拟量IO和高速脉冲IO依然相当稳定可靠，且成本仅为全部采用进口的西门子模块的1/4～1/3，在用户程序上可用博途软件对远程IO进行地址分配，这些模块就如同主PLC本体的一部分，数据读取和传送极其方便，是一种值得推广的、可靠的工业控制解决方案。

[1]李正军．现场总线与工业以太网及其应用技术[M]．北京：机械工业出版社，2011．

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[3]宋伯生．PLC编程实用指南[M]．北京：机械工业出版社，2011．

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ProfiNetCommunication ControlRealization Based on the S7-1200 and SmartLink Remote IO

Zhong Guobiao Xu Lianying
（HDX Electronic Technology Co.Ltd.,Guangzhou 510635,Guangdong）

The SIEMENSS7-1200PLC is connectedw ith the SmartLink adapterby five kindsof tw isted pair cable,so as to realize the remote controlof IOmodule in communication,and realize data exchange in the same ProfiNet Industrial Ethernetbus.This paper introduces the framework of the control system,the topological structure of SmartLink remote intelligent IO in detail;introduceshow to complete hardware configuration,parameter setting and data transmission in SIEMENSTIA Portal software;and completes themanagementcontrolof distributed IO actuatorsw ith FB.

S7-1200；SmartLink；ProfiNet；TIA Portal；configuration；gsdm l file

TP273

A

1008-6609(2017)06-0025-04

钟漍标（1973-），男，广东梅州人，高级技师，研究方向为自动控制技术、工业控制、PLC控制技术。