西門子的 PN/PN 耦合器常用于實現處于兩個不同網絡的控制器之間的 PROFINET 數據傳輸。如下圖所示,分别處于不同網絡上的 S7-1500 PLC 通過 PN/PN 耦合器實現數據的快速交互,而且因為耦合器的存在,兩個網絡彼此隔離,也大大增加了網絡的安全性。
針對這種經典應用,PN/PN 耦合器組态也非常簡單,我們隻需要在兩個CPU 中分别組态耦合器,并且插入輸入/輸出,簡單地說就是 “槽位交叉對應,長度一緻” 即可。
但是在配置的過程中,大家也會注意到,在組态類型的下拉框中,還有很多其它組态功能。
大家可能有疑問,針對這些不常用的組态選項,能夠實現什麼功能呢?讓我們一起看看 “不一樣”的 PN/PN 耦合器功能。
二、功能一、共享輸入(MSI)/共享輸出(MSO)
通過 PN/PN 耦合器的模塊内部共享輸入 (MSI) 和共享輸出 (MSO) 功能,可将數據同時傳遞給本側的其它 PLC,最多提供給 4 個 CPU 使用。
2.1共享設備
共享輸入 (MSI) /共享輸出 (MSO) 是基于共享設備功能實現的,通過共享設備功能,耦合器不再将數據交換局限在兩側的兩個 CPU 之間。
如下圖所示,共享設備功能允許耦合器兩側存在多個 CPU,數據的交互可以在多個 CPU 之間實現,多個 CPU 瓜分 PN/PN 耦合器組态的槽位,當前允許每側最多存在 4 個 CPU。
2.2共享輸出 (MSO)
如下圖所示,CPU1 通過組态 MSO 類型,耦合器把 CPU1 的數據發送給 CPU5 的同時,還在左側的網絡中把數據的副本發送給CPU2/CPU3/CPU4;CPU5 的槽位僅需要組态普通輸入類型。
2.3共享輸出(MSO) 共享輸入(MSI)
如下圖所示,通過組态 MSO 類型,耦合器把 CPU1 的數據送給 CPU5 的同時,還在左側的網絡中,把數據的副本發送給 CPU2/CPU3/CPU4;通過組态MSI 功能,耦合器把數據同時傳送給右側網絡的CPU5/CPU6/CPU7/CPU8。
2.4共享輸出的本地發布(MSO Local)
MSO LOCAL 的組态,可以在 PN/PN 耦合器的一側組态完成,不再需要耦合器另一側存在其它的控制器,CPU1 可以把數據直接發送給本側的 CPU2/CPU3/CPU4。
三、功能二、數據記錄傳輸功能
之前所說的通信方式,耦合器都基于 PROFINET 周期性 IO 數據交換,這種通信的輸入/輸出數據量最大不能超過各 1440 個字節,可以滿足絕大多數的應用場合。
但是,如果我們的實際應用中,需要更多的通信數據量,之前的模式将不能滿足需求,所以我們可以考慮另外的通信模式,即基于數據記錄的非周期數據訪問方式。此種方式需要兩側的 CPU 編程調用 “RDREC” 和“WRREC”(SFB52/53)完成非周期模式下讀/寫數據記錄的操作。
3.1傳輸類型 STO 和 PUB
組态數據記錄傳輸類型分為兩種:一種叫 Storage 類型,簡稱 STO,另外一種叫 Publisher 類型,簡稱 PUB。
1、STO 類型數據記錄的傳輸規則:
2、PUB 類型數據記錄的傳輸規則相對簡單得多:
3.2跨網絡數據記錄
PN/PN 耦合器自固件版本 V2.0 起支持跨網絡的數據記錄傳輸。一側的 CPU 将數據記錄傳輸到另外一側的 CPU,每側分别最多 4 個 CPU。如下圖所示,發送方的 CPU 組态 RD WRITE STO 或 PUB 類型,接收方的 CPU 組态 RD READ STO 或 PUB 類型。
3.3本地數據記錄
自固件版本 V4.2 起 PN/PN 耦合器支持本地數據記錄傳輸,每個插槽最多可以将 4096 字節的數據,以非周期的方式從一個 CPU(發送器)傳輸到同一側的最多 3 個 CPU(接收器)中。
如下圖,不需要組态另一側的 CPU,CPU1 通過寫數據記錄程序塊将數據發送給 CPU2/CPU3/CPU4,CPU2/CPU3/CPU4 需要調用讀數據記錄程序塊獲得數據,虛拟插槽可以選擇 LOCAL RD STO 或者 PUB 類型。
四、總結
上文介紹的所有功能既可以單獨使用,也允許多種類型混合組态。在使用上我們需要注意 PN/PN 耦合器的版本是否支持所選功能。
西門子一共推出了3個型号的PN/PN耦合器。分别是2006,2009和2017年發布的,外觀如下圖所示:
我們也列出了三款PN/PN耦合器功能對比,如下圖所示:
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