S7-1200PLC与绝对值编码器profinet通讯教程及数字化工厂的应用

• 关键词：S7-1200,编码器,PROFINET
• 摘要：profinet是我们比较熟悉的工业以太网了，profinet使用以太网和TCP/IP协议作为通信基础，根据不同的应用场合定义了三种不同的通信方式：TCP/IP的标准通信；实时通信RT（Real-time）和同步实时通信IRT。

今年的研究显示，工厂自动化中新安装节点的分布，工业以太网仍然显示出最高的增长。用户对 PROFINET的关注热度不减，关于PROFINET工业以太网以及西门子PLC如何与编码器走PROFINET通讯成为我们用户关心的热点。

目前全球都面临着能源危机，能源价格飙升，同时气候变化异常，凸显出全球“双碳”转型的紧迫性。全球的制造企业面对不断攀升的能源消耗压力，进行数字化转型是长期发展方向。

我国则在“双碳”目标下推动产业升级，下大气力推动钢铁、有色、石化、化工、建材等传统产业优化升级，加快工业领域低碳工艺革新和数字化转型，传统的工业设备都是大型机械，

利用互联网技术，通过数字化改造，使大型机械的运行都能实现数字化，则能提高生产过程可控性、合理计划排程，减少能源资源浪费，构建高效、节能、环保的化工厂。

数字化工厂就要提到工业以太网，以太网技术引入工业控制领域，其最主要的特点就是：

1、由于是全开放、全数字化的网络，不同厂商的设备很容易实现互联，联的设备多。

2、由于以太网技术已经非常成熟，软硬件成本低廉。

profinet是我们比较熟悉的工业以太网了，profinet使用以太网和TCP/IP协议作为通信基础，根据不同的应用场合定义了三种不同的通信方式：TCP/IP的标准通信；实时通信RT（Real-time）和同步实时通信IRT。

profinet的优点显而易见：  

1、布线简单，可以环形、星形、树形；

2、线材介质，可以铜缆和也可以光纤；

3、调试简单，自动分配IP地址和设备名称；

4、诊断方便，断网自动连接；

5、高度集成，可以联IO设备；

6、网络抗干扰能力大幅提升。

数字化工厂就要数据源头，绝对值编码器作为数据传感器，是数字工厂的关键元气件，绝对值多圈编码器作为机械运动感知的可靠的传感器，参与到自动化控制，并参与到工业以太网通讯，是CPS赛博物理里面在工厂数字化的一个重要环节。

绝对值编码器的作用既可以满足现地自动化，也可以实现远程数字化。

首先是满足各种自动化控制、双路同步控制，以及前后工序同步的要求，

然后是满足各种安全性要求，

再是通过绝对值编码器位置传感数据最优化的分析，使各种执行机构能在最低能效下完成目标动作，而且能监测机械运行状态，体现工厂数字化的优势，达到节能减排的目标。

起重机是现代工业生产不可缺少的设备,广泛地用于传统工业中大型工件吊装运输作业，使用范围广，使用率高，能耗也高。对起重机进行数字化改造，使生产过程实现自动化和远程数字化，提高设备利用率，定位准确率，降低使用能耗，提高设备安全性。

Profinet编码器在起重行业有哪些应用

传统的起重行业，典型的应用是大跨径门机的同步纠偏，编码器安装在刚腿和柔腿的大车车轮上，对左右轮子位置的比较做同步纠偏。

现代化的无人工厂起重机，起重机做区域自动运行，最典型的垃圾焚烧场的起重机。在大车 小车 和卷扬上各安装有一个编码器，组成x y z三维方向的位置数据，程序根据位置数据做自动化控制。

还有一种是起重机通过同步自动控制功能来可靠地吊运大型构件，我网上搜索了一张德国德马格的图片，图中就是2台起重机同步吊运一个很长的工件，这中间有前后吊钩的同步 ，大车间距的同步 和前后小车的左右位置同步，必须非常准确的控制这个同步数据，如果稍有偏差这个工件就可能在吊装中变形。

采用PROFINET绝对值编码器，这些自动化很容易实现，profinet工业以太网的特点是联的多，一个网络总线上可以有多个传感器协同做同步控制。

起重行业普遍采用西门子的plc，就我们用西门子PLC有将近20年了吧，之前都是300系列了，采用的profibus总线信号，后来升级到1200和1500系列，由于1200和1500PLC集成的profinet网口，所以基本都换成profinet编码器了。

我们就结合起重行业的特点来简单说一下PROFINET网络和profinbus总线比有哪些优势：

1、profibus是总线通讯协议，是以轮询的方式，现场有干扰影响到一组数据，就会因此降速或者数据包丢失。而profinet不会出现这样情况，profinet是工业以太网，是点对点一对一通讯，使用的是IP地址，速度快，而且一条网线干扰也不会影响另外一条网线的通讯。

2、从线缆结构层面上来讲，profibus的接头复杂，屏蔽层或锡纸层有接错或未接的，还有接地方面的问题。profinet使用的是标准接头，比如做个RJ45接头，即使技术不咋样也不会出现大问题。网线的双绞线要比PB电缆细，而且绞得密，用的是交换机，其性能和屏蔽更好，

3、Profinet设备通讯是否正常有多种方式检测：可以通过profinet设备的指示灯来判断通讯是否通上，因为profinet是以太网可以通过ping指令检查网络是否通，因为profinet走的是网线 也可以用网络查线器查线路通断。

4、如果增加profinet设备不需要再增加PLC模块，加交换机就行，硬件成本更低，可以联的设备数量更多

5、再有采用了交换机，PLC上可以采集到的传感器数量也可以更多，profinet一网到底，数据可以无线联网，更容易实现工厂数字化

那么这些应用的profinet绝对值编码器该怎么选呢？

首先必须选机械齿轮多圈，机械齿轮从结构上讲比电子计数多圈抗干扰要强，韦根、电池都要靠计数，计数方式只要干扰一来就有计错的风险，所以就有数据出错的可能，机械齿轮箱所有的位置都是一一对应的，干扰来了不可能出错，所以也不惧任何干扰。

其次我们的编码器可不是简单的模仿，而是根据国内实际工况做了重新设计，在输入输出都加了电源模块隔离干扰，profinet通讯板载就有2块电源模块，能有效防止电源干扰问题。

再有我们的绝对值编码器为全磁的设计，全磁的设计除了抗震动的好处外，还有抗潮湿的优点，很多进口品牌大多采用光学的码盘设计，光学器件长期处于潮湿环境会降低绝缘，从而影响使用寿命，而全磁的设计可以做全防水封闭，现在节能减排数字工厂改造都是大型户外机械，比如造船、钢厂、水泥等户外恶劣工况，全磁的机械齿轮绝对值编码器使用寿命比光学的更长。

因为我们的产品自主性较强，有了较多的profinet专用芯片的提前准备，所以profinet编码器的货源充足。