S7-1500 通过PN/PN Coupler 通信
概述
PN/PN耦合器，订货号：6ES7158-3AD10-0XA0，能够实现两个不同以太网子网进行数据交换。
图01.已安装电缆夹的PN/PN Coupler视图
主要属性：
- 1440 字节的输入数据和 1440 字节的输出数据。
- 多达 16 个输入区域/输出区域可用于与以下虚拟模块交换数据。
- PN IO 控制器之间跨网络边界进行数据交换，同时保持网络隔离。
- 两个 PROFINET IO 子网之间具有电隔绝。
- 一侧网络端的错误对另一侧的网络端没有影响，但可以在另一侧网络端诊断错误。
- 冗余电源。
- 当使用“IO Modules”模块操作模式时，输入用户数据的状态信息。
- SIMATIC BusAdapter。
显示元件与接口
图02.显示PN/PN Coupler的元件与接口
应用：
PN/PN 耦合器具有两个 PROFINET 接口，每个接口连接到一个子网。
在组态期间，从这一个PN/PN耦合器将生成两个IO设备，表示每个自带子网的站都有一个IO设备。在每个子网内，PN/PN 耦合器的另一个部分作为总线节点。
一旦组态完成，两个部分合并在一起。
图03.PN/PN Coupler的示意图
示例：
下面的示例显示了两个网络相互独立。在每个 PROFINET IO 网络中，它们的设备名称唯一。
在下图中，设备名分别为“子网 1”和“子网 2”。
图04.PN/PN Coupler数据交换示意
1.通信组态
使用TIA Portal STEP7组态PN/PN耦合器V4.2版本有两种方式：
- 使用PN/PN Coupler V4.2的GSD文件，需要在西门子全球技术资源网站下载；
- 使用博途软件硬件目录的网络组件中自带的PN/PN Coupler设备。
其中，通过下载更新GSD的方式，无论两个CPU是不是在同一项目中的组态方法是一样的。这与PN/PN耦合器V3.0版本以前的组态方式是一致的。
使用博途软件自带的PN/PN耦合器设备进行组态使，两个CPU在同一项目和在不同项目下的组态方式不同。下面将举实例说明：
1.1 两侧分别组态X1和X2实现数据交换
概述：
在两个PROFINET IO 网络进行数据交换的拓扑中，PN/PN Coupler的 X1 和 X2 分别作为两个IO控制器的IO设备需要在TIA Portal进行配置。
本例中CPU1512C-1PN 连接 PN/PN Coupler X1 端，CPU1516-3PN/DP 连接PN/PN Coupler X2 端。
要组态PN/PN Coupler，需要使用以下组件：
- STEP 7 TIA Portal V15 或更高版本
- PN/PN Coupler 的 GSD 文件。GSD 文件可通过 Internet (https://support.industry.siemens.com/cs/ww/zh/view/23742537) 进行下载。
组态实例：
1.安装GSD文件：
打开博途项目，依次打开“选项--管理通用站描述文件（GSD）”；
图05.打开GSD管理
源路径中选择本地下载的GSD文件所在的文件夹，选择需要安装的GSD文件，点击“安装”；
图06.安装GSD文件
2.通信组态配置：
网络视图中，从左侧的硬件目录中找到“其他现场设备--PROFINET IO--Gateway--PN/PN Coupler--PN/PN Coupler V4.2”，分别将 PN/PN Coupler X1和PN/PN Coupler X2拖曳到视图中；
图07.拖动配置文件至网络视图
点击IO从站上的“未分配”，选择IO控制器，将PN/PN Coupler X1接入CPU1512C-1PN的IO系统，将PN/PN Coupler X2接入CPU1516-3PN/DP的IO系统；
图08.连接至IO系统
分别设置PN/PN Coupler X1 和PN/PN Coupler X2 的以太网地址，下图以PN/PN Coupler X1 侧设置为例；
图09.设置以太网地址
分别设置PN/PN Coupler X1 和PN/PN Coupler X2 侧的DIA（数据有效性显示）。使用数据有效性显示 DIA，可确定通过“其它”子网的 PN/PN Coupler 连接的 IO 控制器是否仍可提供有效数据。
数据的有效性通常使用 PN/PN Coupler 的最低有效输入字节的位 0 显示：最低有效的输入字节为第一个输入模块的最低插槽号。
- 位 0 = 1：接收到的数据有效。
- 位 0 = 0：接收到的数据无效。
如果已激活“数据有效性显示 DIA”(Data validity display DIA)，则不得将第一个组态输入 字节的第一位用于输入数据，也不得将其它子网中的第一个组态输出字节的相关第一位 用于输出数据！
图10.设置数据有效性显示
打开设备视图，选择PN/PN Coupler X1,打开左侧硬件目录中的“模块--IO Modules”，将输入输出子模块拖入“设备概览”的插槽中，并分配IO地址；
根据最后一个字节的数据状态字节 (DS) 值，用户可以识别以下情况。下面介绍了 DS 字 节的结构：
- 0x40：另一个子网中没有模块输入数据的有效耦合伙伴。
- 0x60：另一个子网中的 IO 控制器处于 STOP 状态。
- 0x80 从耦合伙伴接收到有效用户数据。
图11.X1分配IO地址
同样的方式配置 PN/PN Coupler X2。注意：两个子网中配置的输入输出子模块的字节长度和槽号要一一对应；
图12.X2分配IO地址
组态配置完成，分别下载程序至CPU中。
3.分配设备名称
打开网络视图，右键PN/PN Coupler X1图标，在快捷菜单中选择“分配设备名称”；
图13.分配设备名称
更新列表，选择设备，分配设备名称；
图14.分配设备名称
按照如上两个步骤对PN/PN Coupler X2网口分配设备名称。
4.通信测试
在监控表中进行数据交换测试；
图15.数据交换状态
更多关于PN/PN Coupler的信息，请参考“SIMATIC 总线连接 PN/PN 耦合器” 手册，链接：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44319532
1.2 使用博途组态PN/PN耦合器（同一项目）
本例对使用博途软件组态PN/PN耦合器，CPU在同一项目中的组态方式进行说明：
本例中CPU1512C-1PN 连接 PN/PN Coupler X1 端，CPU1516-3PN/DP 连接PN/PN Coupler X2 端；
1.打开网络视图，在右边目录中找到“网络组件--网关”,将PN/PN Coupler拖曳至左侧视图中；
图16.硬件组态
右键PN/PN Coupler左侧X1部分，快捷菜单中选择“分配给新的DP主站/IO控制器”，将PN/PN耦合器X1 连接到CPU1512C-1PN的IO系统中；
图17.连接X1网络
右键PN/PN Coupler左侧X2部分，快捷菜单中选择“分配给新的DP主站/IO控制器”，将PN/PN耦合器X2 连接到CPU1516-3PN/的IO系统中；
图18.连接X2网络
PN/PN耦合器属性中，分别为PN/PN耦合器的X1 和X2 设置数据有效性显示（DIA）；
图19.设置DIA
新增传输区，并设置PROFINET[X1]和PROFINET[X2]的IO地址；
图20.设置传输区
下载组态，分别右键PN/PN耦合器左侧X1和右侧X2，分配设备名称；
图21.分配设备名称
通信测试见上文所示。
1.3 使用博途组态PN/PN耦合器（不同项目）
本例对使用博途软件组态PN/PN耦合器，CPU在不同项目中的组态方式进行说明：
CPU1连接PN/PN耦合器的X1接口，通过组态生成X2的GSD文件。
图22.不同项目下的网络连接
本例中CPU1512C-1PN 连接 PN/PN Coupler X1 端，CPU1516-3PN/DP 连接PN/PN Coupler X2 端；
1.打开网络视图，右侧目录中找到“网络组件--网关”，将PN/PN Coupler拖曳至左侧视图，PN/PN耦合器的X1 接口接入CPU1512C-1PN的PROFINET网络；
图23.硬件组态
设置PN/PN Coupler的X2接口的设备名称；
图24.设置设备名称
设置PROFINET[X1]的传输区长度及I/O地址；注意，此时，PROFINET[X2]侧只有长度信息，没有I/O地址信息：
图24.设置X1传输区
PROFINET[X1]侧信息及PROFINET[X2]侧设备名设置完成，编译保存项目，导出X2接口的GSD文件：
图25.导出GSD01
图26.导出GSD02
在CPU2侧安装X2的GSD文件，方式如上文所示。从右侧目录中找到“其他现场设备-PROFINET IO-Gateway”中安装的GSD拖入左侧视图并接入PROFINET网络中；
图27.CPU2中的PN/PN耦合器X2组态
修改PN/PN Coupler X2 的设备名称，与前文保持一致；
图28.修改PN/PN耦合器X2设备名
设备视图中，打开右侧“设备概览”，分配传输区的I/O地址；
图29.分配I/O地址
更多关于PN/PN Coupler的信息，请参考“SIMATIC 总线连接 PN/PN 耦合器” 手册，链接：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44319532
