【PROFINET权威】：深入探索威纶通触摸屏与S7-1200的PROFINET通信技术


参考资源链接：[威纶通触摸屏与S7-1200标签通信（符号寻址）步骤详解](https://wenku.csdn.net/doc/2obymo734h?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. PROFINET通信技术概述

PROFINET是基于工业以太网的自动化标准，它结合了自动化技术和IT网络技术的优点。本章将从基础层面概述PROFINET技术，为读者提供一个全面的理解框架。

## 1.1 PROFINET的起源与特点
PROFINET技术由PROFIBUS国际组织（PI）推广，它提供了一种集成的网络解决方案，用于从现场层到管理层的实时数据交换。其特点包括高性能、确定性、灵活的网络拓扑以及易于集成的系统。

## 1.2 PROFINET架构的组成
PROFINET架构由多个层次组成，包括设备层、控制层和信息层。设备层通过现场设备实现数据采集，控制层进行实时控制，信息层实现与企业信息系统的数据交换。

## 1.3 PROFINET的关键技术
关键技术包括实时通信、数据一致性以及设备的即插即用等。实时通信确保数据传输的快速和可靠，数据一致性保证了数据的准确性和完整性，即插即用特性简化了设备的配置和维护过程。

# 2. 威纶通触摸屏基础与配置

### 2.1 威纶通触摸屏产品线概览

威纶通触摸屏以其高品质、易用性和强大的性能，广泛应用于工业自动化领域。其产品线丰富，覆盖了从小尺寸到大尺寸的各种需求，提供了不同的操作界面和接口，以适应多种工业应用场合。

#### 2.1.1 主要产品系列及其特点

威纶通的主要触摸屏产品系列包括MT系列、GT系列和HMI系列等。其中，MT系列具有高分辨率和高亮度，适用于复杂的工业环境；GT系列则定位于高端，提供了更加丰富的通讯接口和扩展功能；HMI系列则以其成本效益和灵活性受到中小企业的青睐。

#### 2.1.2 触摸屏与PLC通信的必备条件

要实现威纶通触摸屏与PLC通信，至少需要满足以下条件：

- 确保触摸屏与PLC的通讯协议兼容，PROFINET通信协议在威纶通触摸屏中得到广泛支持。
- 使用合适的通讯线缆和接口，例如以太网线，并且保证双方配置正确的IP地址和子网掩码。
- 触摸屏和PLC都需要正确设置相应的通讯参数，如端口号和波特率。

### 2.2 触摸屏的PROFINET配置

在成功连接触摸屏和PLC之后，下一步便是对触摸屏进行PROFINET配置，以便能够实现数据交换和设备控制。

#### 2.2.1 网络参数设置

首先进行网络参数的设置。在威纶通触摸屏的设置菜单中，找到“通讯”选项，然后选择“网络”子菜单，可以设置触摸屏的IP地址、子网掩码和默认网关。这些参数需与PLC网络中的其他设备相匹配。

| 参数名称     | 设置值    |
| ------------ | -------- |
| IP地址       | 192.168.1.10 |
| 子网掩码     | 255.255.255.0 |
| 默认网关     | 192.168.1.1  |

#### 2.2.2 设备和设备描述符的配置

接下来，需要配置PROFINET设备和设备描述符。首先，需要在触摸屏中添加一个PROFINET设备，并配置设备的名称和设备ID。然后，创建设备描述符，并将相应的PLC设备添加到设备描述符中，确保两者之间的连接匹配。

| 参数名称     | 设置值        |
| ------------ | ------------ |
| 设备名称     | PLC1          |
| 设备ID       | 1            |
| 描述符名称   | Descr1        |
| PLC设备名称  | S7-1200 PLC   |
| PLC设备ID    | 2            |

#### 2.2.3 连接与诊断工具的应用

完成配置后，使用连接测试工具检查通讯状态。威纶通触摸屏支持通讯诊断工具，可用来测试网络连接的质量。通过诊断工具可以发现连接问题，并对问题进行进一步的分析和解决。

### 2.3 触摸屏的界面设计与组态

设计用户界面和组态是触摸屏配置过程中最重要的环节之一，直接关系到人机交互的效率和质量。

#### 2.3.1 用户界面设计原则

设计用户界面时，应遵循以下原则：

- 清晰性：界面上的元素和数据应清晰易读，布局合理。
- 一致性：界面元素和操作流程应保持一致，易于用户学习和记忆。
- 响应性：界面应能快速响应用户的操作，减少等待时间。
- 人性化：根据实际操作习惯设计界面元素和布局，提升用户体验。

#### 2.3.2 变量和数据交换的实现

触摸屏通过变量与PLC交换数据。在触摸屏的软件中，需要创建与PLC中定义的标签相对应的变量。通过变量的读写操作，可以实现数据的实时更新和控制命令的发送。

// 示例代码
// 读取PLC中的温度传感器数据
float temperature = ReadVariable("Tag1");

// 将新的设定温度写入PLC
WriteVariable("Tag2", newTemperature);

#### 2.3.3 组态与人机交互的优化

根据实际应用的需求，对触摸屏进行组态优化，实现更加高效的人机交互。组态优化涉及布局调整、动态显示效果、控制逻辑等方面，以确保操作简便和信息准确。

为了实现组态优化，可能需要：

- 合理运用屏幕空间，合理分组显示控制项目。
- 使用动态图形和动画效果，提高可视化效果。
- 设定快捷操作，简化常规操作流程。

通过这些细致的配置和优化工作，威纶通触摸屏可以更加贴合实际应用场景，使得操作更加直观、便捷。

# 3. S7-1200 PLC PROFINET通信基础

### 3.1 S7-1200 PLC的技术特性
S7-1200 PLC是西门子自动化产品系列中的中高端产品，其在设计、性能以及用户友好性方面都有其独特的优势。

#### 3.1.1 硬件结构与性能概览
S7-1200 PLC主要由CPU模块、信号模块、通讯模块以及电源模块等部分构成。其中CPU模块作为核心部分，负责处理程序逻辑运算，而信号模块则负责收集现场信号并进行处理。通讯模块保证了PLC与其他设备或网络的数据交换。S7-1200 PLC的性能优势主要体现在以下几个方面：

1. 高速处理能力：S7-1200 PLC采用高性能的处理器，能快速响应并处理工业现场的输入输出信号。
2. 内存容量大：高容量的工作内存和程序存储空间能够满足复杂的控制任务需求。
3. 可扩展性：支持多种扩展模块的添加，方便了系统根据实际需要进行升级和功能扩展。
4. 强大的通讯能力：集成PROFINET接口，支持多种工业通讯协议，方便与其他设备或系统集成。

#### 3.1.2 软件编程环境介绍
对于S7-1200 PLC的编程主要使用TIA Portal（Totally Integrated Automation Portal）软件。TIA Portal是一个集成的工程软件，提供了全面的自动化和驱动程序配置以及可视化和编程工具。其主要特点包括：

1. 集成开发环境：TIA Portal将项目管理、配置、编程、调试和维护集成在同一个工程中，提高了开发效率。
2. 图形化编程：支持图形化编程语言（如梯形图、功能块图、语句列表等），降低了编程的学习成本，同时增强了程序的可读性和维护性。
3. 软件版本管理：支持版本控制和变更管理，有助于维护大型和复杂项目的稳定性。
4. 模拟与测试：集成的模拟器允许在不连接实际硬件的情况下测试程序逻辑，减少调试时间。

### 3.2 S7-1200 PLC的PROFINET配置
PROFINET作为一种工业以太网通讯标准，广泛应用于工业自动化系统。S7-1200 PLC通过PROFINET与其他自动化组件相连接，实现数据的高效传输。

#### 3.2.1 PLC端PROFINET接口的设置
在TIA Portal中设置S7-1200 PLC的PROFINET接口涉及几个主要步骤：

1. 在TIA Portal中打开项目，选择对应的S7-1200 PLC设备。
2. 进入设备的属性设置，找到网络接口配置。
3. 选择“PROFINET”作为网络类型，并设置其接口属性，包括IP地址、子网掩码等。
4. 配置设备名称，以实现网络中的设备识别。
5. 选择设备的通讯功能，如“IO控制器”或“IO监控器”。

下面是一个简单的代码块示例，展示如何使用TIA Portal对S7-1200 PLC进行PROFINET接口的设置：

// TIA Portal - PLC PROFINET interface configuration
// Step 1: Open the device configuration
DeviceConfiguration;

// Step 2: Access the properties of the PROFINET interface
PROFINETProperties;

// Step 3: Configure the IP address and subnet mask
SetIPAddress