PROFINET IO快速启动指南

PROFINET IO的“快速启动”功能可实现在PROFINET IO应用中，部件或工具及其IO设备（分布式I/O）可随工艺要求进行更换。通过快速启动功能，重新启动和预定进程之间的等待时间（几秒钟）将缩短为最小。这加速了具有可移动IO设备（分布式I/O）的生产进程，并能大幅提高生产能力。参见图10-28所示的机器人机械手臂。

快速启动是指在具有RT和IRT通信的PROFINET IO中用于加速IO设备（分布式I/O）启动速度的PROFINET功能。它缩短了相应组态的IO设备（分布式I/O）所需要的时间，以便实现下列情况中快速的循环用户数据交换：

图10-28 机器人机械手臂

•设备电源恢复后；

•该站已经返回后；

•激活分布式I/O设备。

通过PROFINET IO快速启动可以缩短分布式I/O的通信准备就绪时间，最小到500ms。并且该功能适用于RT或IRT。PROFINET IO快速启动的时间长短依赖于以下几点：

•所使用的分布式I/O设备；

•分布式I/O设备的IO结构；

•分布式I/O设备所用的模块；

•所使用的IO控制器；

•所使用的交换机；

•端口设置；

•电缆。

快速启动要求禁止端口自协商和自交叉模式，并优化了IO的连接建立过程。在PROFI-NET IO系统中实现快速启动功能，首先要求分布式IO设备支持快速启动功能，例如ET200S PN从4.0版本开始即支持该功能。IO控制器也要支持该功能，CPU从Firmware版本2.6开始即支持快速启动。一个PROFINET IO系统中最多可以组态32个快速启动设备，但是最多只能一次激活8个IO设备实现快速启动。

对于快速启动的设备以及相邻设备的相连端口，必须禁止自协商和自交叉模式，然后根据所使用的设备选择交叉或平行接的网线。对于连接相同类型的设备端口，应该使用交叉接的网线，例如交换机之间或终端设备之间。参考图10-29所示的相同类型设备之间的使用交叉接的网线。而对于不同类型的设备则使用平行接的网线，例如交换机和终端设备之间。参考图10-30所示的不同类型设备之间的使用交叉接的网线。新的分布式IO设备，例如ET200S的6ES7 151-3BA23-0AB0以及后续版本，其中第一个端口作为终端设备端口，这样连接不再需要交叉接的电缆而只需要平行接的电缆。参考图10-31所示的ET200S使用平行接网线串联。

图10-29 相同类型设备之间的使用交叉接的网线

如果希望实现500ms的最短启动时间，必须执行下列操作：

•在STEP7中组态PROFINET IO的快速启动功能；

•IO设备（分布式I/O）上的端口设置；

图10-30 不同类型设备之间的使用交叉接的网线

•布线取决于互连的PROFINET设备；

•用户程序中的操作，需要组态Docking站、Docking单元和编写SFC12。(www.xing528.com)

图10-31 ET200S使用平行接网线串联

PROFINET IO系统中，CPU319-3PN/DP作为IO控制器，连接SCALANCE X400交换机，机器人手臂连接切换的两个工具都为ET200S。例子参考图10-32所示的快速启动例子。其中通过SCALANCE X414-3E的9.1端口使用平行接的网线连接两台相互切换ET200S的端口1。

图10-32 快速启动例子

根据实际网络设备，在STEP7中进行硬件组态，如图10-33所示。

图10-33 硬件组态

在HW组态画面中，点击PROFINET 1号站IM151-3，然后双击“0号槽的X1子槽的PN-IO”，弹出“PN-IO”的属性对话框。使能“Prioritized startup”。点击“OK”，关闭该对话框。以同样的方式，给2号站ET200S IM151-3使能快速启动，如图10-34所示。

图10-34 两台ET200S使能快速启动

在HW组态画面中，点击“PROFINET 1号站IM151-3”，然后双击“0号槽的X1P1子槽的Port1”，弹出“PN-IO-Port1”的属性对话框。选择传输介质和双工模式为“TP/ITP100Mbps full duplex”，并使能“Disable autonegotiation”，这样就禁止了自协商和自交叉功能。点击“OK”，关闭该对话框。以同样的方式，给2号站的ET200S IM151-3的端口1设置属性，如图10-35所示。

图10-35 设置两台ET200S的端口1属性

对Docking站进行组态。在HW组态画面中，点击“PROFINET 3号站SCALANCE X414-3E”，然后双击“9号槽的X1P1子槽的Port1”，弹出“PN-IO-Port1”的属性对话框。选择传输介质和双工模式为“TP/ITP 100Mbps full duplex”，并使能“Disable autonegotia-tion”，这样就禁止了自协商和自交叉功能。点击“OK”，关闭该对话框。设置SCALANCE X414-3E的端口属性如图10-36所示。

然后选择SCALANCE X414-3E的端口9的PN-IO-Port1的属性对话框的Topology页面，在Partner port选项中，选择“Alternating partner port”，如图10-37所示。

然后在该对话框中，通过点击“Add…”按钮，分别加入切换工具的两个ET200S的端口1。如图10-38所示。点击“OK”结束，这样就完成了Docking站的组态。

查看组态后的拓扑组态信息。使用鼠标右键点击PROFINET总线Ethernet（1）：PROFI-NET-IO-System（100），选择“PROFINET IO Topology…”，如图10-39所示。

弹出拓扑编辑器对话框，选择“Graphic view”可以看见在PROFINETIO系统中的IO设备的连接关系，如图10-40所示。

图10-36 设置SCALANCE X414-3E的端口属性

对于PROFINET IO组态通信，分配Device name等，请参考10.5.1节。

打开“OB1”，在OB1的起始位置编写SFC12，用于激活和禁止IO设备。其中LADDER为十六进制ET200S的诊断地址。编写SFC12如图10-41所示。然后，保存下载OB1到PLC中。

这样两个工具之间就可以实现切换，当一个设备被禁止时，另外一个设备被激活。需要注意的是，每次执行SFC12不同的Mode任务时（例如Mode=1，激活IO设备；mode=2，禁止IO设备），REQ必须重新置1。当使用Mode=3或者4时，需要在PLC中下载OB86，否则工具在切换过程中PLC会停止。当通过CP343-1实现快速启动时，不能使用SFC12。