觸摸屏與PLC的Profinet通信

摘 要： 本文針對(duì)西門子S7300 CPU3152PN/DP PLC和西門子TP177B Color PN/DP觸摸屏進(jìn)行Profinet總線通信方式進(jìn)行研究。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的組成，Profinet總線的特點(diǎn)，觸摸屏通信方式的軟硬件設(shè)置和PLC的通信方式設(shè)置。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行效果良好。

關(guān)鍵詞： 觸摸屏；PLC；Profinet 通信

一、 引言

人機(jī)交互裝置（HMI）又稱為人機(jī)接口、人機(jī)界面，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中操作者與控制器進(jìn)行信息交互的重要工具。它可以將控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在HMI的屏幕上，方便操作者查看。操作者還可以通過(guò)操作HMI上的按鈕等接口向控制器發(fā)送指令。另外，HMI裝置還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄，歷史資料查詢，報(bào)表和報(bào)警，以及腳本等高級(jí)功能。

觸摸屏技術(shù)通過(guò)可接收觸頭的感應(yīng)式顯示技術(shù)，使用屏幕上的圖形按鈕取代了物理按鍵，操作簡(jiǎn)單，使用靈活，從而提高了用戶的積極性，如今已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用。

二、 系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)控制器采用西門子S7300 CPU3152PN/DP PLC，這是一款中型PLC，帶有兩個(gè)Profinet接口，一個(gè)Profibus DP接口。觸摸屏使用的是西門子TP177B Color PN/DP觸摸屏，帶有一個(gè)Profibus DP接口，一個(gè)Profinet接口和一個(gè)USB接口。S7300通過(guò)數(shù)字量輸入模塊采集傳感器的信息，通過(guò)數(shù)字量輸出模塊控制現(xiàn)場(chǎng)的電磁閥、電動(dòng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并通過(guò)Profinet總線將PLC采集的內(nèi)部和外部參數(shù)傳送到觸摸屏上。觸摸屏也通過(guò)Profinet總線給PLC發(fā)送指令，從而控制現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)構(gòu)執(zhí)行。控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成圖

三、 觸摸屏和PLC的通信

S7300 CPU3152PN/DP與TP177B Color PN/DP觸摸屏的通信方式分為兩種：Profibus總線通信和Profinet總線通信，本文采用的是Profinet總線通信。

（一） Profinet總線介紹

Profinet總線是一種基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)Profinet總線使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)端口，既可以連接帶有PN接口的PLC，也可以連接電機(jī)、傳感器等底層設(shè)備，另外還能與標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連接，做到了從現(xiàn)場(chǎng)層到管理層的一網(wǎng)到底。Profinet總線使用TCP/IP和IT標(biāo)準(zhǔn)，它符合基于工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)化體系。

在本控制系統(tǒng)中，S7300與TP177B觸摸屏都有Profinet端口。要實(shí)現(xiàn)PLC與觸摸屏的Profinet總線通信，除了在硬件方面要使用PN線纜將S7300與TP177B連接起來(lái)，在軟件方面還需要完成觸摸屏IP設(shè)置、PLC設(shè)置和WinCC Flexible設(shè)置三個(gè)步驟。

（二） 觸摸屏IP地址設(shè)置

在進(jìn)入觸摸屏系統(tǒng)的控制面板后，在“Network”選項(xiàng)中，設(shè)置觸摸屏的IP地址，一般設(shè)置為“192.168.0.X”。另外，在“Transfer Settings”選項(xiàng)中，選擇傳送方式為“ETHERNET”。

（三） PLC IP地址設(shè)置

S7300的硬件組態(tài)和編程要通過(guò)STEP7軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。STEP 7軟件是由西門子公司提供的、主要用于西門子工控產(chǎn)品的編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的重要軟件。它是西門子全集成自動(dòng)化（TIA）戰(zhàn)略的重要組成部分。

在使用STEP 7時(shí)，首先要針對(duì)控制器新建一個(gè)項(xiàng)目，用項(xiàng)目來(lái)管理硬件組態(tài)、總線連接和編程。在本項(xiàng)目中，STEP 7主要完成以下功能：S7300硬件配置和參數(shù)設(shè)置、Profinet通訊組態(tài)、編程、運(yùn)行和診斷功能等。STEP 7中有大量的在線幫助功能，可以針對(duì)項(xiàng)目建立過(guò)程中出現(xiàn)的各種問題查看幫助。STEP7的在線診斷功能可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接和程序中的各種問題進(jìn)行查看。

在使用STEP7軟件對(duì)S7300 PLC進(jìn)行組態(tài)時(shí)，需要注意CPU的IP地址要和觸摸屏的IP地址處在一個(gè)網(wǎng)段中，如“192.168.0.Y”。

（四） WinCC Flexible設(shè)置

WinCC flexible是西門子公司面向HMI設(shè)備進(jìn)行設(shè)置和編程的軟件，是工業(yè)全集成自動(dòng)化（TIA）的重要組成部分。WinCC flexible 軟件可以實(shí)現(xiàn)觸摸屏參數(shù)設(shè)置、用戶界面設(shè)計(jì)和模擬監(jiān)視控制器的功能。

本項(xiàng)目中，需要使用WinCC flexible建立觸摸屏項(xiàng)目，選擇正確的觸摸屏型號(hào)。注意項(xiàng)目欄下的“連接”，建立一個(gè)新的連接項(xiàng)目，注意通訊驅(qū)動(dòng)程序?yàn)椤癝IMATIC 300/400”，下方的WinCC Flexible Runtime接口選擇“以太網(wǎng)”，左側(cè)IP地址為電腦的IP地址，右側(cè)Station的IP地址為PLC的IP地址。另外，在下載觸摸屏項(xiàng)目時(shí)，需要將上位機(jī)的IP地址設(shè)置與觸摸屏和PLC處在一個(gè)網(wǎng)段中。

四、 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)西門子S7300 CPU3152PN/DP PLC和西門子TP177B Color PN/DP觸摸屏進(jìn)行Profinet總線通信方式進(jìn)行研究。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的組成，Profinet總線的特點(diǎn)，觸摸屏通信方式的軟硬件設(shè)置和PLC的通信方式設(shè)置。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行效果良好。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

葛大衛(wèi)，北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院。endprint