广西玉柴机器股份有限公司 广西玉林 537005
摘要：主要分析铸造中心二车间西门子通信网络在制芯Loramendi射芯机上的使用。整个二车间的设备相对于国内乃至整个亚洲的同行业而言是处于领先地位的，自动化程度较高。自动化生产离不开通信网络，而二车间的主要控制系统是以西门子系列产品为主，因此学习和了解西门子工业网络是对二车间设备了解的第一课。
关键词：Loramendi 西门子 工业网络
The PN Application of Loramendi cold core box core making machines
Jian TaiWei
(GuangXi Yuchai Machinery Co.,Ltd. ,Yulin GuangXi China,537005)
Abstract: The main analysis casting center two workshop Siemens communication network in the coremaking Loramendi core shooting machine on the use. Entire second workshop equipment with respect to the domestic as well as the entire industry in Asia is leading to a higher degree of automation. Automation of production can not be separated from the communication network, while the second workshop of the main control system based on Siemens products, so the learning and understanding of Siemens industrial network is the first lesson of the workshop equipment understanding.
Key words: Loramendi Siemens Industrial Network
随着信息技术的不断发展，信息交换技术覆盖了各行各业。在自动化领域，越来越多的企业需要建立包含从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工业控制网络技术为基础的企业信息化系统。工业以太网提供了针对制造业控制网络的数据传输的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了交换以太网结构，有很高的网络安全性、可操作性和实效性，最大限度地满足了用户和生产厂商的需求。工业以太网以其特有的第成本、高实效、高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制造业厂商。
玉柴企业在不断的壮大，玉柴铸造厂对发动机铸件的品质要求也越来越高，引进先进设备是提高产品质量的一种有效途径。铸造中心二车间开创了国内首家自动化流水线生产缸盖铸件的先例，其自动化程度达到国际先进水平。工业以太网在这些设备上得到广泛运用，使得设备间的连接通讯显得更加的快速、稳定和便捷。现就西门子以太网在制芯西班牙Loramendi射芯机上的使用进行详细分析。
1 西门子工业通信网络
1.1 SIMATIC 通信网络介绍
SIMATIC 通信网络是西门子通信网络的总称。为了顺应现代化控制系统的变革趋势，西门子设计出了具有统一的组态和编程、统一的数据管理、统一的通讯等典型特征的全集成自动化系统（TIA），它不仅通过现场总线技术实现了系统自身与现场设备的纵向集成，同时也实现了系统与系统之间的横向联系，使通讯覆盖整个企业，确保了现场实时数据的及时、精确和统一。大型的的工厂自动化网络系统一般采用三级网络结构，即现场设备层、车间监控层、工厂管理层，（如图1所示）。工业以太网、PROFIBUS和MPI都可以提供PG/OP（编程设备/操作面板）和S7通信服务，S7基本通信和全局数据通信只能用于MPI。
1.2 PROFINET 概述
PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。RPFOIENT主要有两种应用方式：PROFINET IO和PROFINET CBA。 PROFINET CBA适合分布式智能站点之间通信的应用。而PROFIENT IO适合模块化分布式应用，与PROFIBUS-DP方式相似，在RPOFIBUS-DP应用中分为主站和从站，在PROFIENT IO应用中有IO控制器和IO设备。 在STEP7中组态PROFINET IO与组态PROFIBUS DP的方法是类似的。其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化，如图2所示。
2 PROFINET IO的运用
通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。 PROFINET IO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案，如图3所示：
2.1 PROFINET IO 组态硬件及软件要求
现就PROFINET IO 在实际运用中的组态方法进行说明。所用到的硬件如表1所示：
2.2 创建PROFINET IO 步骤
1.打开Step7 V5.5软件：
在桌面上选择Step7图标SIMATIC Manager，并双击，打开的Step7软件。
2.创建一个项目：
点击具栏中的新建按钮，弹出New project对话框。在Name: 栏中写入要新建的工程名（PN_IODevice1）。可以点击“Browse...”按钮，给新建的工程存储在新的路径下，D:\jian\PN。在SIMATIC Manager中新建该工程。
3.添加IO Controller：
在SIMATIC Manager左侧栏内，右键点击“PN_IODevice1”，弹出菜单，插入一个S7-300站。插入S7-300站后的SIMATIC Manager的界面。双击“SIMATIC 300(1)”图标，在右侧会显示出“Hardware”图标。双击该图标，打开HW Config界面对该项目进行硬件组态。
4.对IO Controller进行硬件组态：
右侧栏内为产品分类，点击“SIMATIC 300”图标的+号。找到RACK 300的机架Rail，用鼠标托拽到左上侧的空白栏内。在这个机架中添加IO控制器的CPU模块，找到CPU-300的CPU315-2PN/DP的版本V2.6，使用鼠标托拽到机架的2号槽中。这时会出现设置以太网接口的属性界面，根据需要可以使用其它的IP地址信息。这里使用默认的IP地址和子网掩码。并点击“New”按钮，新建一个子网Ethernet(1)点击OK即可。
5.对IO Device进行硬件组态：
在这个子网Ethernet(1)中，配置另外两个IO设备站，在右侧的栏内找到需要组态的PROFINET IO的ET200S的标识，并且找到与相应的硬件相同的订货号的ET200S接口模块。
使用鼠标把该接口模块的图标托拽到Ethernet(1)上。用鼠标双击(1)IM151-3图标，弹出该ET200S的属性界面。可以看到对于ET200S的简单描述。IP地址也可以根据需要来修改。这里使用默认状态192.168.0.2。点击OK按钮，关闭该对话框。
用鼠标单击(1)ET200S1图标，会在左下栏中显示该IO设备的模块列表。目前只有PN接口模块在槽号0上。选择其它ET200S的模块添加到IO设备的模块列表中。使用鼠标托拽到该列表的1号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。
使用同样的方式在右侧的产品栏内，选择4DI模板。使用鼠标托拽到该列表的2和3号槽内。这与实际的硬件模板顺序一致。双击该图标可以打开并修改其DI模板属性，这里使用默认方式。可以看到DI模板的地址为0.0至0.3，1.0至1.3。
使用同样的方式组态另一个ET200S站， IP地址保持默认状态，192.168.0.3。可以看到DI模版地址分别为2.0至2.3，3.0至3.3。DO模板的地址分别为2.0至2.1，3.0至3.1。点击工具栏上的“Save and Compile”图标，完成对该项目的硬件组态并编译和保存。如图4所示：
6.编写用户程序
在SIMATIC Manager中，依照等级次序，打开OB1，进入LAD/STL/FBD的编程界面中。使用STL语言编程。根据在硬件组态中的ET200S两个站的DI，DO模板地址，在Network1中，对ET200S1进行数据读写；在Network2中，对ET200S2进行数据读写。点击工具栏上的“保存”进行保存。
7.设置ＰＧ／ＩＰ接口：
对于PROFINET的组态下载和调试，使用TCP/IP协议，所以在SIMATIC Manager中选择Options菜单，选择“Set PG/PC Interace...”。选择TCP/IP->Intel(R) PRO/1000MT...接口参数。其中Intel(R) PRO/1000MT...表示本台PG/PC的以太网卡。点击OK即可。可以在SIMATIC Manager的界面的状态栏中，发现已经选择的PG/PC接口。对本台PG/PC作为IO supervisor，通过一根FC标准以太网线连接SCALANCE X206-1交换机。双击本地网络连接图标，给本机设置IP地址192.168.0.100。注意要使各台PN设备要在同一个网段上192.168.0.0。
8.下载硬件组态：
在HW Config界面中，选择“下载”图标。弹出选择目标模块界面，默认状态为CPU315-2PN/DP，点击OK。会弹出一个对话框，询问是否给IO控制器的IP地址设置为192.168.0.1。点击yes，等待下载完成。
9.下载用户程序：
在SIMATIC Manager中用鼠标点击左侧栏内的Blocks。在右侧栏内选中要下载的块OB1。点击工具栏中的“下载”按钮，下载用户程序。如图5所示：
10.测试用户程序：
双击OB1，打开用户编程界面。用鼠标点击工具栏中的眼镜图标，进行在线 测试用户程序。
在线后，编程界面的标题栏，状态栏显示绿色。并且在程序窗口的右侧，出现程序指令的状态字。在STANDARD的栏下表示的是各个字的在线值。由于对于此位置的在线值，不能以二进制形式表示，那么也就不能清晰的显示二进制DI和DO的信号状态。可以使用变量表的方式来观察。
在SIMATIC Manager中的右侧栏的空白处，单击鼠标右键，弹出插入变量表的菜单。保持默认名字VAT_1，点击OK。
在SIMATIC Manager中出现名字为VAT_1的变量表。双击打开。在Address栏中，添加所要观察的变量MW0，MW4；添加所要强制的变量MW2，MW6。
用鼠标点击Display Format栏，点击右键选择Binary方式显示，并进行在线观察测试。
3 Loramendi射芯机的PROFINET运用
铸造中心二车间工有10台Loramendi射芯机，其中有机器人、辊道等设备与其进行通信，其通信方式就是PROFINET，二射芯机之间的通信也是通过PROFINET进行的，其连接方式如图6所示：
3.1 Loramendi 射芯机PN物理连接
Loramendi射芯机PN连接相对复杂，线路连接比较多，如果每一根网络连接线没有标号或者标号错误，一旦发生网络通讯故障就很难在短时间内查出原因，因此，在设备线路连接过程中我们一定要按照电气原理图一一对应连接，表上端子牌，要把这类工作当做习惯，切勿嫌麻烦，这对今后设备检修打下良好的物质基础。如图7、图8所示：
4 故障诊断
在调试Loramendi射芯机期间曾出现这样的网络故障：在单台射芯机工作时，网络连接正常，但两台射芯机同时工作时就出现所有网络连接中断的现象。通过故障诊断很快就可以找到了问题所在。其故障诊断方法如下：通过SIAMTIC Manager在线，你可以观察到系统的当前一般状态信息。包括运行，停止，故障显示等等。点击SIMATIC Manager工具栏中的“Online”图标，使其在线。通过显示访问点，可以看到在SIMATIC Manger的右侧栏内的PROFINET设备状态。用鼠标点击SIMATIC Manager中工具栏的“Accessible Nodes”图标。通过硬件诊断，你可以快速的查找出现故障的模块的信息。打开“HW Config”界面，在该界面的工具栏内点击“Offline<->ONLINE”图标，使其在线。通过双击故障设备图标，查找故障信息。通过双击CPU 315-2PN/DP图标，可以在Diagnostic Buffer中查找CPU停机的诊断信息。最后查出是在两台设备间多接了一条网络连接线，把这条线去掉之后故障解决，如图10所示。
5 结束语
在工业自动化正在快速的发展，工业生产越来越趋向机械化，否掌握先进的科学技术是对人的基本要求。西门子自动化设备在工业自动化生产中起着主导作用，玉柴铸造中心整个车间都运用着西门子控制系统。掌握和了解西门子技术是每位设备维护人员的必修课。Loramendi射芯机在PROFINET通信网络上运用趋于常态，它还与设备辊道、机器人进行通信，使得整条生产线的通讯达到快速、便捷、稳定的效果，有效的提高了生产效率。
参考文献：
[1] 廖常初,祖正容.西门子工业通讯网络.北京：机械工业出版社，2009.9
[2] 王德吉,陈智勇,张建勋.西门子工业网络通讯技术详解. 北京：机械工业出版社,2012.2
论文作者:简太伟
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/8/30
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