S7-1500做IO控制器，S7-300PN做智能设备（同一项目）

PROFINET 智能设备功能简介

PROFINET 智能设备（I Device）功能使CPU 不但可以作为一个智能处理单元处理生产工艺的某一过程，而且可以和 IO 控制器之间交换过程数据。该 PN 设备可以同时作为 IO 控制器和 IO 设备。智能设备功能简化了与 IO 控制器的数据交换以及对 CPU的操作。智能设备可作为IO 设备链接到上层IO 控制器。参考图 1 智能设备功能。


图1 智能设备功能

图1中作为智能设备的SIMATIC CPU/CP 不仅能处理下层分布式I/O 的数据，而且能将数据传递给上层的I/O 控制器。

1.智能设备的应用领域与优势

智能设备的应用领域：
●分布式处理
可以将复杂自动化任务划分为较小的单元/子过程。这使得过程可管理，从而简化了子任务。

●单独的子过程
通过使用智能设备，可以将分布广泛的大量复杂过程划分为具有可管理的接口的多个子过程。这些子过程存储在各个STEP 7 项目中，而这些项目经过合并可形成一个总的项目。

● 专有技术保护
为了对智能设备进行接口描述，各个系统部分只能通过一个GSD 文件来提供，而不是通过 STEP 7 项目来提供。用户程序的专有技术不会被公开。

2.硬件和软件需求及所完成的通信任务

1）硬件：

① S7-1500 CPU

② PC （带以太网卡），TP电缆(以太网电缆）

③ 315-2PN/DP V3.2 or Higher

④ ET200S 151-3PN

2）软件：
STEP7 V14 SP1 or Higher

3）所完成的通信任务：
① 1500 将数据发送给智能设备315-2PN/DP
② 智能设备315-2PN/DP 采集IO 设备151-3PN 数字量输入

3.连接智能设备网络结构

下面介绍PROFINET智能设备功能的配置方法，参考图 2 PROFINET网络结构。

图2 PROFINET 网络结构
IO控制器 CPU1500 连接SCALANCE 414-3E交换机和一个IO设备 CPU315-2 PN/DP V3.2构成一个PROFINET IO系统 1。IO设备CPU315-2PN/DP V3.2同时作为PROFINET IO系统 2 的IO控制器连接一台IO设备ET200S IM151-3PN (6ES7 151-3BA23-0AB0) V7.0。CPU315-2 PN/DP就是这个系统中的智能设备。

4.S7-1500连接智能设备组态步骤

1）.首先在 STEP7 V14 SP1的 “Portal View” 中选择 “Create new project” 创建一个新项目，对S7-1500进行硬件组态，选择对应的订货号，这里使用的是6ES7 513-1AL01-0AB0，版本是V2.1。参考图3 选择订货号。


图3 选择订货号

2）.将该订货号直接拖到网络视图中，然后点击CPU 模块，在“属性” 〉 ”常规” 的名称中设置控制器名称。参考图4 S7-1500 设置设备名称。


图4 S7-1500 设置设备名称

3）.双击该模块进入设备视图。在设备视图中可以进行S7-1500 系统的硬件配置。参考图5 S7-1500 设备视图。



图5 S7-1500 设备视图

4）.在设备视图中可以看到整个S7-1500 CPU 的图形。点击以太网口图标，在下面的PROFINET 接口属性中，选择“常规”〉 “以太网地址”，然后在右侧选择“在项目中设置IP 地址”，设置IP 地址和子网掩码。参考图6 设置1500 以太网地址。



图6 设置1500 IP 地址

5）.这样就完成了S7-1500 CPU 的硬件组态。然后需要对CPU 315-2 PN/DP 进行硬件组态。在硬件列表中选择订货号，参考图7 CPU 315 选择订货号。



图7 CPU 315 选择订货号

6）.将该订货号拖入网络视图中，然后点击CPU 模块，在“属性”〉“常规”的名称中设置智能设备名称。参考图8 CPU 315 设置设备名称。



图8 CPU 315 设置设备名称

7）.双击该模块进入CPU 315-2PN/DP设备视图。参考图9 CPU315 设备视图。

图9 CPU 315 设备视图

8）.点击CPU 模块上的以太网口图标，然后在PROFINET 接口“属性”〉“常规”中选择“以太网地址”，在右侧选择“在项目中设置IP 地址”，然后为CPU 315 设置 IP 地址。注意要与1500 CPU 的IP 地址在同一个网段，且地址不能重复。参考图10 设置CPU 315-2PN/DP 以太网地址。

图10 设置CPU 315-2PN/DP 以太网地址

9）.在进入网络视图中，添加IM 151-3 PN，订货号为6ES7 151-3BA23-0AB0，参考图11 IM151-3 PN 选择订货号。

图11 IM151-3 PN 选择订货号

10).双击该模块，进入该设备视图进行硬件配置，根据实际的模块插入电源模块和DI、DO模块，参考图12 IM151-3 PN硬件配置。

图12 IM151-3 PN硬件配置

11). 点击IM151-3 PN模块的图标，然后在IM 151-3“属性”〉“常规”的“名称”中定义该接口模块的设备名称，参考图13 IM151-3 设置设备名称。

图13 IM151-3 设置设备名称

12).设置设备名称后，需要给IM151-3 设置IP 地址，在网络视图中点击IM151-3以太网口，然后在“属性”〉“常规”〉“以太网地址”中设置IP 地址“192.168.0.15”。参考图14 设置IM 151-3 IP 地址。

图14 设置IM 151-3 IP 地址

13).在网络视图中将IM151-3 分配给CPU 315-2PN/DP，CPU 315-2PN/DP作为IM151-3 的控制器，参考图15控制器分配。

图15 控制器分配

14).这样在设备视图中可以看到IM151-3 占用 CPU 315-2PN/DP 的I/O 地址。参考图 16 IM151-3 I/O 地址。

图 16 IM151-3 I/O 地址

15. 然后在网络视图中给151-3 分配设备名称。参考图17 设备名称分配 。

图17 设备名称分配

16). 在弹出的对话框中点击“分配名称”，分配设备名称可能需要几秒钟的时间，在这期间软件界面是禁止操作的。参考图18分配PROFINET设备名称。

图18 分配PROFINET设备名称

17). 这样PROFINET IO 系统 2 的配置已经完成，即 CPU 315-2PN/DP 作为智能设备与自身的IO 设备的连接已经完成。下面对PROFINET IO 系统1进行配置，需要对智能设备CPU 315-2PN/DP 分配IO 控制器 S7-1500 CPU。 进入CPU 315-2PN/DP 的设备视图，在CPU “属性”〉“常规”〉“PROFINET 接口”〉“操作模式”中钩上“IO 设备”，并选择已分配的控制器“S7-1500 PROFINET interface_1”。参考图19定义I device 的控制器。

图19 定义I device 的控制器

18). 然后在图18 操作模式的传输区中定义I device 与 控制器通信的数据区域。例如将控制器的QB2 传送给智能设备的IB0。参考图20传输区定义。

图20 传输区定义

19). 经过上述的操作，在项目的网络视图中得到完整的网络结构。参考图21 网络结构。

图21 网络结构

20).将CPU 315-2PN/DP 以及 S7-1500 的硬件配置编译后全部下载。参考图22 项目下载。

图22 项目下载

5.通信调试

1).系统结构建立后，PROFINET IO控制器 S7-1500、智能设备CPU 315-2PN/DP、PROFINENTIO 设备IM151-3 之间可以进行数据交换。对S7-1500 的变量QB2 赋值为1，参考图23 PROFINET控制器S7-1500变量赋值。

图 23 PROFINET控制器S7-1500变量赋值

2). 在本文配置中，PROFINET 控制器S7-1500 的 QB2 对应PROFINET 智能设备 CPU 315-2PN/DP 的 IB0，所以 CPU 315-2PN/DP IB0 的值为1；同时 CPU 315-2PN/DP 作为IM151-3 控制器，也可以与IM151-3进行数据交换，例如当IM151-3 数字量输入点有信号输入时，智能设备CPU 315-2PN/DP的输入变量会采集到该信号。参考图24智能设备 CPU 315-2PN/DP 变量监控。

图24 智能设备CPU 315-2PN/DP 变量监控