S7-1200PLC與絕對值編碼器profinet通訊教程及數字化工廠的應用

今年的研究顯示，工廠自動化中新安裝節點的分布，工業以太網仍然顯示出最高的增長。用戶對 PROFINET的關注熱度不減，關于PROFINET工業以太網以及西門子PLC如何與編碼器走PROFINET通訊成為我們用戶關心的熱點。

目前全球都面臨著能源危機，能源價格飆升，同時氣候變化異常，凸顯出全球“雙碳”轉型的緊迫性。全球的制造企業面對不斷攀升的能源消耗壓力，進行數字化轉型是長期發展方向。

我國則在“雙碳”目標下推動產業升級，下大氣力推動鋼鐵、有色、石化、化工、建材等傳統產業優化升級，加快工業領域低碳工藝革新和數字化轉型，傳統的工業設備都是大型機械，

利用互聯網技術，通過數字化改造，使大型機械的運行都能實現數字化，則能提高生產過程可控性、合理計劃排程，減少能源資源浪費，構建高效、節能、環保的化工廠。

數字化工廠就要提到工業以太網，以太網技術引入工業控制領域，其最主要的特點就是：

1、由于是全開放、全數字化的網絡，不同廠商的設備很容易實現互聯，聯的設備多。

2、由于以太網技術已經非常成熟，軟硬件成本低廉。

profinet是我們比較熟悉的工業以太網了，profinet使用以太網和TCP/IP協議作為通信基礎，根據不同的應用場合定義了三種不同的通信方式：TCP/IP的標準通信；實時通信RT（Real-time）和同步實時通信IRT。

profinet的優點顯而易見：  

1、布線簡單，可以環形、星形、樹形；

2、線材介質，可以銅纜和也可以光纖；

3、調試簡單，自動分配IP地址和設備名稱；

4、診斷方便，斷網自動連接；

5、高度集成，可以聯IO設備；

6、網絡抗干擾能力大幅提升。

數字化工廠就要數據源頭，絕對值編碼器作為數據傳感器，是數字工廠的關鍵元氣件，絕對值多圈編碼器作為機械運動感知的可靠的傳感器，參與到自動化控制，并參與到工業以太網通訊，是CPS賽博物理里面在工廠數字化的一個重要環節。

絕對值編碼器的作用既可以滿足現地自動化，也可以實現遠程數字化。

首先是滿足各種自動化控制、雙路同步控制，以及前后工序同步的要求，

然后是滿足各種安全性要求，

再是通過絕對值編碼器位置傳感數據最優化的分析，使各種執行機構能在最低能效下完成目標動作，而且能監測機械運行狀態，體現工廠數字化的優勢，達到節能減排的目標。

起重機是現代工業生產不可缺少的設備,廣泛地用于傳統工業中大型工件吊裝運輸作業，使用范圍廣，使用率高，能耗也高。對起重機進行數字化改造，使生產過程實現自動化和遠程數字化，提高設備利用率，定位準確率，降低使用能耗，提高設備安全性。

Profinet編碼器在起重行業有哪些應用

傳統的起重行業，典型的應用是大跨徑門機的同步糾偏，編碼器安裝在剛腿和柔腿的大車車輪上，對左右輪子位置的比較做同步糾偏。

現代化的無人工廠起重機，起重機做區域自動運行，最典型的垃圾焚燒場的起重機。在大車 小車 和卷揚上各安裝有一個編碼器，組成x y z三維方向的位置數據，程序根據位置數據做自動化控制。

還有一種是起重機通過同步自動控制功能來可靠地吊運大型構件，我網上搜索了一張德國德馬格的圖片，圖中就是2臺起重機同步吊運一個很長的工件，這中間有前后吊鉤的同步 ，大車間距的同步 和前后小車的左右位置同步，必須非常準確的控制這個同步數據，如果稍有偏差這個工件就可能在吊裝中變形。

采用PROFINET絕對值編碼器，這些自動化很容易實現，profinet工業以太網的特點是聯的多，一個網絡總線上可以有多個傳感器協同做同步控制。

起重行業普遍采用西門子的plc，就我們用西門子PLC有將近20年了吧，之前都是300系列了，采用的profibus總線信號，后來升級到1200和1500系列，由于1200和1500PLC集成的profinet網口，所以基本都換成profinet編碼器了。

我們就結合起重行業的特點來簡單說一下PROFINET網絡和profinbus總線比有哪些優勢：

1、profibus是總線通訊協議，是以輪詢的方式，現場有干擾影響到一組數據，就會因此降速或者數據包丟失。而profinet不會出現這樣情況，profinet是工業以太網，是點對點一對一通訊，使用的是IP地址，速度快，而且一條網線干擾也不會影響另外一條網線的通訊。

2、從線纜結構層面上來講，profibus的接頭復雜，屏蔽層或錫紙層有接錯或未接的，還有接地方面的問題。profinet使用的是標準接頭，比如做個RJ45接頭，即使技術不咋樣也不會出現大問題。網線的雙絞線要比PB電纜細，而且絞得密，用的是交換機，其性能和屏蔽更好，

3、Profinet設備通訊是否正常有多種方式檢測：可以通過profinet設備的指示燈來判斷通訊是否通上，因為profinet是以太網可以通過ping指令檢查網絡是否通，因為profinet走的是網線 也可以用網絡查線器查線路通斷。

4、如果增加profinet設備不需要再增加PLC模塊，加交換機就行，硬件成本更低，可以聯的設備數量更多

5、再有采用了交換機，PLC上可以采集到的傳感器數量也可以更多，profinet一網到底，數據可以無線聯網，更容易實現工廠數字化

那么這些應用的profinet絕對值編碼器該怎么選呢？

首先必須選機械齒輪多圈，機械齒輪從結構上講比電子計數多圈抗干擾要強，韋根、電池都要靠計數，計數方式只要干擾一來就有計錯的風險，所以就有數據出錯的可能，機械齒輪箱所有的位置都是一一對應的，干擾來了不可能出錯，所以也不懼任何干擾。

其次我們的編碼器可不是簡單的模仿，而是根據國內實際工況做了重新設計，在輸入輸出都加了電源模塊隔離干擾，profinet通訊板載就有2塊電源模塊，能有效防止電源干擾問題。

再有我們的絕對值編碼器為全磁的設計，全磁的設計除了抗震動的好處外，還有抗潮濕的優點，很多進口品牌大多采用光學的碼盤設計，光學器件長期處于潮濕環境會降低絕緣，從而影響使用壽命，而全磁的設計可以做全防水封閉，現在節能減排數字工廠改造都是大型戶外機械，比如造船、鋼廠、水泥等戶外惡劣工況，全磁的機械齒輪絕對值編碼器使用壽命比光學的更長。

因為我們的產品自主性較強，有了較多的profinet專用芯片的提前準備，所以profinet編碼器的貨源充足。