觸摸屏與PLC的Profinet通信

摘 要： 本文針對西門子S7300 CPU3152PN/DP PLC和西門子TP177B Color PN/DP觸摸屏進行Profinet總線通信方式進行研究。詳細闡述了系統的組成，Profinet總線的特點，觸摸屏通信方式的軟硬件設置和PLC的通信方式設置。經實驗，系統運行效果良好。

關鍵詞： 觸摸屏；PLC；Profinet 通信

一、 引言

人機交互裝置（HMI）又稱為人機接口、人機界面，是計算機控制系統中操作者與控制器進行信息交互的重要工具。它可以將控制系統的數據呈現在HMI的屏幕上，方便操作者查看。操作者還可以通過操作HMI上的按鈕等接口向控制器發送指令。另外，HMI裝置還可以實現數據記錄，歷史資料查詢，報表和報警，以及腳本等高級功能。

觸摸屏技術通過可接收觸頭的感應式顯示技術，使用屏幕上的圖形按鈕取代了物理按鍵，操作簡單，使用靈活，從而提高了用戶的積極性，如今已經被廣泛地應用。

二、 系統的組成

本系統控制器采用西門子S7300 CPU3152PN/DP PLC，這是一款中型PLC，帶有兩個Profinet接口，一個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Profibus DP接口，一個Profinet接口和一個USB接口。S7300通過數字量輸入模塊采集傳感器的信息，通過數字量輸出模塊控制現場的電磁閥、電動機等執行機構，并通過Profinet總線將PLC采集的內部和外部參數傳送到觸摸屏上。觸摸屏也通過Profinet總線給PLC發送指令，從而控制現場的機構執行。控制系統的組成如圖1所示。

圖1 系統組成圖

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以太網技術的現場總線標準Profinet總線使用標準的以太網網絡端口，既可以連接帶有PN接口的PLC，也可以連接電機、傳感器等底層設備，另外還能與標準的以太網網絡相連接，做到了從現場層到管理層的一網到底。Profinet總線使用TCP/IP和IT標準，它符合基于工業以太網的實時自動化體系。

在本控制系統中，S7300與TP177B觸摸屏都有Profinet端口。要實現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，在軟件方面還需要完成觸摸屏IP設置、PLC設置和WinCC Flexible設置三個步驟。

（二） 觸摸屏IP地址設置

在進入觸摸屏系統的控制面板后，在“Network”選項中，設置觸摸屏的IP地址，一般設置為“192.168.0.X”。另外，在“Transfer Settings”選項中，選擇傳送方式為“ETHERNET”。

（三） PLC IP地址設置

S7300的硬件組態和編程要通過STEP7軟件來實現。STEP 7軟件是由西門子公司提供的、主要用于西門子工控產品的編程、監控和參數設置的重要軟件。它是西門子全集成自動化（TIA）戰略的重要組成部分。

在使用STEP 7時，首先要針對控制器新建一個項目，用項目來管理硬件組態、總線連接和編程。在本項目中，STEP 7主要完成以下功能：S7300硬件配置和參數設置、Profinet通訊組態、編程、運行和診斷功能等。STEP 7中有大量的在線幫助功能，可以針對項目建立過程中出現的各種問題查看幫助。STEP7的在線診斷功能可以對網絡連接和程序中的各種問題進行查看。

在使用STEP7軟件對S7300 PLC進行組態時，需要注意CPU的IP地址要和觸摸屏的IP地址處在一個網段中，如“192.168.0.Y”。

（四） WinCC Flexible設置

WinCC flexible是西門子公司面向HMI設備進行設置和編程的軟件，是工業全集成自動化（TIA）的重要組成部分。WinCC flexible 軟件可以實現觸摸屏參數設置、用戶界面設計和模擬監視控制器的功能。

本項目中，需要使用WinCC flexible建立觸摸屏項目，選擇正確的觸摸屏型號。注意項目欄下的“連接”，建立一個新的連接項目，注意通訊驅動程序為“SIMATIC 300/400”，下方的WinCC Flexible Runtime接口選擇“以太網”，左側IP地址為電腦的IP地址，右側Station的IP地址為PLC的IP地址。另外，在下載觸摸屏項目時，需要將上位機的IP地址設置與觸摸屏和PLC處在一個網段中。

四、 結束語

本文針對西門子S7300 CPU3152PN/DP PLC和西門子TP177B Color PN/DP觸摸屏進行Profinet總線通信方式進行研究。詳細闡述了系統的組成，Profinet總線的特點，觸摸屏通信方式的軟硬件設置和PLC的通信方式設置。經實驗，系統運行效果良好。

參考文獻：

[1]西門子.Profinet系統說明書[M].A5E00879148_01 2006/10.

[2]呂品.PLC和觸摸屏組合控制系統的應用[J].自動化儀表，2010，（8）.

[3]徐國林.PLC應用技術[M].機械工業出版社，2014.

作者簡介：

葛大衛，北京信息職業技術學院。endprint