通過PROFINET網路實現SINAMICS 120的PN IO OPC通訊，起動及調速控制
1 概述
TCP/IP通訊的傳輸時間可能太長，並且該時間具有不確定性，無法滿足生產自動化領域的要求。因此，在進行時間要求苛刻的IO有效載荷資料通訊時，PROFINET IO不使用TCP/IP，而是使用自己的實時通道。
SINAMICS S120作為西門子新一代的驅動器，通過PROFINET網路可實現PN IO的OPC通訊。可通過SimaticNet OPC Server使用PN IO的控制方式對S120驅動器進行起動及調速控制，也可讀取驅動器的速度實際值及狀態資訊。
OPC是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control的縮寫，即把OLE應用於工業控制領域。OLE原意是物件連結和嵌入，隨著OLE 2的發行，其範圍已遠遠超出了這個概念。現在的OLE包容了許多新的特徵，如統一資料傳輸、結構化儲存和自動化，已經成為獨立於計算機語言、作業系統甚至硬體平臺的一種規範，是面向物件程式設計概念的進一步推廣。OPC建立OLE規範之上，它為工業控制領域提供了一種標準的資料訪問機制。
可做為Profinet IO-Device裝置的S120產品：
- lCU320/CU320-2 DP插上CBE20的SINAMICS S120
- lCU320-2 PN的SINAMICS S120
- lCU310-2 PN的SINAMICS S120
- lCU305PN的SINAMICS S110
首先需要下述軟體：
- lSimatic Net軟體(用於OPC- server/資料交換)
- lStarter/SIMOTION Scout驅動除錯軟體
操作步驟：
- 建立Starter專案，配置驅動器引數，驅動做為I/O device。
- 配置驅動的控制報文並根據需要進行引數互連。
- 在Step7中建立專案，配置PC Station。
- 配置OPC Server的PC Station。
- 使用客戶端測試軟體進行通訊測試及系統監控。
2 SIMOTION實現OPC通訊的必備條件
2.1 軟體相容性要求
如使用SCOUT軟體除錯驅動，所需安裝的軟體相容性列表可參看SCOUT安裝光碟中的下述檔案：SCOUT4.1SP5\VOL1\AddOn\1_Important\English\Compatibility\Compatibility_SIMOTION_V415.pdf。
2.2 本示例中使用的硬體及軟體
硬體:
- CU310PN: 6SL3040-0A01-0AA0
- CF卡：6SL3054-0CG00-1AA0 Fw2.6.2
- PM340：6SL3210-1SB14-0AA0
軟體:
- SIMOTION SCOUT V4.1.5.6
- SIMATIC V7.1
3 專案配置
3.1 建立驅動專案
(1)開啟SCOUT/Starter軟體，建立一個新專案“CU310 IO OPC”：
圖1.建立新專案
(2)點選工具欄中的Accessible Node按鈕，搜尋CU310PN裝置。
(3)搜尋到CU310PN裝置，如果其IP地址與除錯PC的IP地址不在同一網段上，則顯示結果如圖2所示，Bus node前面顯示為?號：
圖2.搜尋CU310PN裝置
右鍵點選Bus node後，點選“Edit Ethernet node”選單修改CU310N的IP地址，如圖3:
圖3.編輯裝置IP地址
在出現的圖4畫面中設定CU310PN裝置的IP地址及Device name後點擊“Assign IP configuration”按鈕：
圖4.設定裝置的IP地址及Device name
注意：應將CU310PN的IP地址與PC Station的IP地址設到同一個網段。
(4)點選”Refresh”按鈕，重新搜尋CU310PN裝置，找到裝置後點擊“Accept”按鈕將裝置新增至專案中：
圖5.重新搜尋裝置並接受
(5)線上CU310PN，並進行驅動配置，關於驅動的配置步驟請參看S120除錯手冊（文件編號：A0439和A0318），在此不贅述：
圖6.線上後配置裝置
(6)配置驅動及控制單元的報文，如對驅動進行速度控制可先選擇一個標準報文，以便系統自動進行控制字及狀態字的關連：
圖7.配置報文
之後可根據需要進行報文擴充套件，將報文改為BICO型別，在“Input data”及“Ouput data”的“Length”處輸入輸入/輸出的字數：
圖8.擴充套件報文
在擴充套件的報文中進行引數互連，如將Servo_02的轉矩設定值關連到PZD3中傳送給主站：
圖9.在擴充套件的報文中關聯引數
(7)線上後，下載配置好的S120專案。
注意：根據驅動物件型別，對於使用者自定義報文可傳輸的最大過程資料數量如下：
通過BICO的方式可連線的驅動引數有限，如電機實際溫度引數r35，實際電流值r68，實際轉矩值r80等，這些值由控制器讀取後需做規格化處理：
實際值=讀取值/16384*規格化值。
示例：如果讀到的r68=1000，P2002=50A
則電流實際值= 1000/16384*P2002= 3.051A。
3.2 在Step7中建立PC Station
(1)開啟Step7軟體後建立一個新專案，插入PC Station:
圖10.插入PC Station
(3)在硬體組態畫面中插入OPC Server及IE General：
圖11.配置PC Station
注意：IE General的IP地址一定與OPC Server PC機的IP地址相同：
圖12.建立Profinet網路
(4)雙擊OPC Server，在彈出的畫面中配置OPC Server的迴圈時間：
圖13.配置OPC Server迴圈時間
(5)建立Profinet通訊網路，將CU310PN拖曳到PN網路上並配置CU310PN裝置控制物件的輸入/輸出地址及長度（注意：應與SCOUT中配置的輸入/輸出通訊區資料長度一致）：
圖14.配置CU310PN控制物件的輸入/輸出地址
(6)配置後進行編譯。
3.3 配置OPC Server的PC Station
雙擊安裝OPC Server的PC機桌面上的圖示，開啟PC Station配置畫面，點選“Import Station”按鈕，引入在Step中配置的PC Station:
圖15.引入PC Station
在Look in中找到在Step7中配置的PC Station專案下的“XDBs”資料夾：
圖16.找到PC Station專案
點選“OK”按鈕：
圖17. PC Station引入後的確認
圖18.配置完成
4OPC通訊測試
(1)開啟SIMATIC NET自帶的客戶端測試軟體OPC SCOUT：
圖19.開啟OPC SCOUT
(2)建立變數組並設定需要的更新速率：
圖20.建立變數組
(3)新增所需變數
圖21.新增變數
(4)通訊狀態顯示
圖22.通訊狀態顯示
- 可通過對輸出地址的寫操作來控制驅動器的起動，停止及調速。
- 也可通過讀取輸入地址來獲得變頻器的狀態及速度，實際電流，實際轉矩，電機溫度等資訊。