触摸屏与PLC的Profinet通信

摘 要： 本文针对西门子S7300 CPU3152PN/DP PLC和西门子TP177B Color PN/DP触摸屏进行Profinet总线通信方式进行研究。详细阐述了系统的组成，Profinet总线的特点，触摸屏通信方式的软硬件设置和PLC的通信方式设置。经实验，系统运行效果良好。

关键词： 触摸屏；PLC；Profinet 通信

一、 引言

人机交互装置（HMI）又称为人机接口、人机界面，是计算机控制系统中操作者与控制器进行信息交互的重要工具。它可以将控制系统的数据呈现在HMI的屏幕上，方便操作者查看。操作者还可以通过操作HMI上的按钮等接口向控制器发送指令。另外，HMI装置还可以实现数据记录，历史资料查询，报表和报警，以及脚本等高级功能。

触摸屏技术通过可接收触头的感应式显示技术，使用屏幕上的图形按钮取代了物理按键，操作简单，使用灵活，从而提高了用户的积极性，如今已经被广泛地应用。

二、 系统的组成

本系统控制器采用西门子S7300 CPU3152PN/DP PLC，这是一款中型PLC，带有两个Profinet接口，一个Profibus DP接口。触摸屏使用的是西门子TP177B Color PN/DP触摸屏，带有一个Profibus DP接口，一个Profinet接口和一个USB接口。S7300通过数字量输入模块采集传感器的信息，通过数字量输出模块控制现场的电磁阀、电动机等执行机构，并通过Profinet总线将PLC采集的内部和外部参数传送到触摸屏上。触摸屏也通过Profinet总线给PLC发送指令，从而控制现场的机构执行。控制系统的组成如图1所示。

图1 系统组成图

三、 觸摸屏和PLC的通信

S7300 CPU3152PN/DP与TP177B Color PN/DP触摸屏的通信方式分为两种：Profibus总线通信和Profinet总线通信，本文采用的是Profinet总线通信。

（一） Profinet总线介绍

Profinet总线是一种基于工业以太网技术的现场总线标准Profinet总线使用标准的以太网网络端口，既可以连接带有PN接口的PLC，也可以连接电机、传感器等底层设备，另外还能与标准的以太网网络相连接，做到了从现场层到管理层的一网到底。Profinet总线使用TCP/IP和IT标准，它符合基于工业以太网的实时自动化体系。

在本控制系统中，S7300与TP177B触摸屏都有Profinet端口。要实现PLC与触摸屏的Profinet总线通信，除了在硬件方面要使用PN线缆将S7300与TP177B连接起来，在软件方面还需要完成触摸屏IP设置、PLC设置和WinCC Flexible设置三个步骤。

（二） 触摸屏IP地址设置

在进入触摸屏系统的控制面板后，在“Network”选项中，设置触摸屏的IP地址，一般设置为“192.168.0.X”。另外，在“Transfer Settings”选项中，选择传送方式为“ETHERNET”。

（三） PLC IP地址设置

S7300的硬件组态和编程要通过STEP7软件来实现。STEP 7软件是由西门子公司提供的、主要用于西门子工控产品的编程、监控和参数设置的重要软件。它是西门子全集成自动化（TIA）战略的重要组成部分。

在使用STEP 7时，首先要针对控制器新建一个项目，用项目来管理硬件组态、总线连接和编程。在本项目中，STEP 7主要完成以下功能：S7300硬件配置和参数设置、Profinet通讯组态、编程、运行和诊断功能等。STEP 7中有大量的在线帮助功能，可以针对项目建立过程中出现的各种问题查看帮助。STEP7的在线诊断功能可以对网络连接和程序中的各种问题进行查看。

在使用STEP7软件对S7300 PLC进行组态时，需要注意CPU的IP地址要和触摸屏的IP地址处在一个网段中，如“192.168.0.Y”。

（四） WinCC Flexible设置

WinCC flexible是西门子公司面向HMI设备进行设置和编程的软件，是工业全集成自动化（TIA）的重要组成部分。WinCC flexible 软件可以实现触摸屏参数设置、用户界面设计和模拟监视控制器的功能。

本项目中，需要使用WinCC flexible建立触摸屏项目，选择正确的触摸屏型号。注意项目栏下的“连接”，建立一个新的连接项目，注意通讯驱动程序为“SIMATIC 300/400”，下方的WinCC Flexible Runtime接口选择“以太网”，左侧IP地址为电脑的IP地址，右侧Station的IP地址为PLC的IP地址。另外，在下载触摸屏项目时，需要将上位机的IP地址设置与触摸屏和PLC处在一个网段中。

四、 结束语

本文针对西门子S7300 CPU3152PN/DP PLC和西门子TP177B Color PN/DP触摸屏进行Profinet总线通信方式进行研究。详细阐述了系统的组成，Profinet总线的特点，触摸屏通信方式的软硬件设置和PLC的通信方式设置。经实验，系统运行效果良好。

参考文献：

[1]西门子.Profinet系统说明书[M].A5E00879148_01 2006/10.

[2]吕品.PLC和触摸屏组合控制系统的应用[J].自动化仪表，2010，（8）.

[3]徐国林.PLC应用技术[M].机械工业出版社，2014.

作者简介：

葛大卫，北京信息职业技术学院。endprint