通过PROFINET网络实现SINAMICS 120的PN IO OPC通讯，起动及调速控制

1 概述

TCP/IP 通讯的传输时间可能太长，并且该时间具有不确定性，无法满足生产自动化领域的要求。因此，在进行时间要求苛刻的IO 有效载荷数据通讯时，PROFINET IO 不使用TCP/IP，而是使用自己的实时通道。

SINAMICS S120作为西门子新一代的驱动器，通过PROFINET网络可实现PN IO的OPC通讯。可通过SimaticNet OPC Server使用PN IO的控制方式对S120驱动器进行起动及调速控制，也可读取驱动器的速度实际值及状态信息。

OPC是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control的缩写，即把OLE应用于工业控制领域。OLE原意是对象链接和嵌入，随着OLE 2的发行，其范围已远远超出了这个概念。现在的OLE包容了许多新的特征，如统一数据传输、结构化存储和自动化，已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规范，是面向对象程序设计概念的进一步推广。OPC建立OLE规范之上，它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。

OPC全称是OLE for Process Control,它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制设备间通讯建立了桥梁，OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。

可做为 Profinet IO-Device设备的S120产品：

CU320/CU320-2 DP插上CBE20 的SINAMICS S120
CU320-2 PN 的SINAMICS S120
CU310-2 PN 的SINAMICS S120
CU305PN的SINAMICS S110

首先需要下述软件：

Simatic Net软件 (用于OPC- server/数据交换)
Starter/SIMOTION Scout 驱动调试软件

操作步骤：

创建Starter项目，配置驱动器参数，驱动做为I/O device。
配置驱动的控制报文并根据需要进行参数互连。
在Step7中创建项目，配置PC Station。
配置OPC Server的PC Station。
使用客户端测试软件进行通讯测试及系统监控。

2 SIMOTION实现OPC通讯的必备条件

2.1 软件兼容性要求

如使用SCOUT软件调试驱动，所需安装的软件兼容性列表可参看SCOUT安装光盘中的下述文件：SCOUT4.1SP5\VOL1\AddOn\1_Important\English\Compatibility\Compatibility_SIMOTION_V415.pdf。

2.2 本示例中使用的硬件及软件

硬件:

CU310PN: 6SL3040-0A01-0AA0
CF卡：6SL3054-0CG00-1AA0 Fw2.6.2
PM340：6SL3210-1SB14-0AA0

软件:

SCOUT V4.1.5.6
SIMATIC V7.1

3 项目配置

3.1 创建驱动项目

(1) 打开SCOUT/Starter软件，创建一个新项目“CU310 IO OPC”：

图1. 创建新项目

(2) 点击工具栏中的Accessible Node按钮，搜索CU310PN设备。

(3) 搜索到CU310PN设备，如果其IP地址与调试PC的IP地址不在同一网段上，则显示结果如图2所示，Bus node前面显示为?号：

图2. 搜索CU310PN设备

右键点击Bus node后，点击“Edit Ethernet node”菜单修改CU310N的IP地址，如图3:

图3. 编辑设备IP地址

在出现的图4画面中设置CU310PN设备的IP地址及Device name后点击“Assign IP configuration”按钮：

图4. 设置设备的IP地址及Device name

注意：应将CU310PN的IP地址与PC Station的IP地址设到同一个网段。

(4) 点击”Refresh”按钮，重新搜索CU310PN设备，找到设备后点击“Accept”按钮将设备添加至项目中：

图5. 重新搜索设备并接受

(5) 在线CU310PN，并进行驱动配置，关于驱动的配置步骤请参看S120调试手册（文档编号：A0439和A0318），在此不赘述：

图6.在线后配置设备

(6) 配置驱动及控制单元的报文，如对驱动进行速度控制可先选择一个标准报文，以便系统自动进行控制字及状态字的关连：

图7.配置报文

之后可根据需要进行报文扩展，将报文改为BICO类型，在“Input data”及“Ouput data”的“Length”处输入输入/输出的字数：

图8.扩展报文

在扩展的报文中进行参数互连，如将Servo_02的转矩设定值关连到PZD3中发送给主站：

图9.在扩展的报文中关联参数

(7) 在线后，下载配置好的S120项目。

注意：根据驱动对象类型，对于用户自定义报文可传输的最大过程数据数量如下：

通过BICO的方式可连接的驱动参数有限，如电机实际温度参数r35，实际电流值r68，实际转矩值r80等，这些值由控制器读取后需做规格化处理：

实际值 = 读取值/16384*规格化值。

示例：如果读到的r68=1000，P2002=50A

则电流实际值 = 1000/16384*P2002= 3.051A。

3.2 在Step7中创建PC Station

(1) 打开Step7软件后创建一个新项目，插入PC Station:

图10. 插入PC Station

(3)在硬件组态画面中插入OPC Server及IE General：

图11. 配置PC Station

注意：IE General 的IP地址一定与OPC Server PC机的IP地址相同：

图12. 建立Profinet网络

(4)双击OPC Server，在弹出的画面中配置OPC Server的循环时间：

图13.配置OPC Server循环时间

(5)创建Profinet通讯网络，将CU310PN拖曳到PN网络上并配置CU310PN设备控制对象的输入/输出地址及长度（注意：应与SCOUT中配置的输入/输出通讯区数据长度一致）：

图14. 配置CU310PN控制对象的输入/输出地址

(6)配置后进行编译。

3.3 配置OPC Server的PC Station

双击安装OPC Server的PC机桌面上的图标，打开PC Station配置画面，点击“Import Station”按钮，引入在Step中配置的PC Station:

图15.引入PC Station

在 Look in中找到在Step7中配置的PC Station项目下的“XDBs”文件夹：

图16. 找到PC Station项目

点击“OK”按钮：

图17. PC Station引入后的确认

图18.配置完成

4 OPC通讯测试

(1) 打开SIMATIC NET自带的客户端测试软件OPC SCOUT：

图19. 打开OPC SCOUT

(2) 创建变量组并设置需要的更新速率：

图20. 创建变量组

(3) 添加所需变量

图21.添加变量

(4) 通讯状态显示

图22.通讯状态显示

可通过对输出地址的写操作来控制驱动器的起动，停止及调速。
也可通过读取输入地址来获得变频器的状态及速度，实际电流，实际转矩，电机温度等信息。

参考

https://support.industry.siemens.com/cs/document/70967711