智能 IO 设备（智能设备）智能设备功能智能设备功能 CPU 的“智能设备”（智能 IO 设备）功能简化了与 IO 控制器的数据交换和 CPU 操作过程（如，用作子过程的智能预处理单元）。智能设备可作为 IO 设备链接到“上位”IO控制器中。预处理过程则由智能设备中的用户程序完成。集中式或分布式（PROFINET IO 或PROFIBUS DP）I/O 中采集的处理器值由用户程序进行预处理，并提供给 IO 控制器。智能设备的性能和优势 应用领域智能设备的应用领域： • 分布式处理 可以将复杂自动化任务划分为较小的单元/子过程。 这使得过程可管理，从而简化了子任 务。 •单独的子过程 通过使用智能设备，可以将分布广泛的大量复杂过程划分为具有可管理的接口的多个子过 程。 必要的话，这些子过程可存储在单个的STEP 7 项目中，这些项目随后可合并在一起形 成一个主项目。 • 专有技术保护 组件只能通过智能设备接口描述的 GSD文件传输，而不能通过 STEP 7 项目传输。 用户程 序的专有技术不再会被公开。 属性 智能设备的性能： • 没有链接的STEP 7 项目 智能设备的创建者和用户可拥有完全独立的 STEP 7 自动化项目。 该 GSD 文件构成STEP 7 项目之间的接口。 这样，可以通过一个标准化接口连接到标准 IO 控制器。 • 实时通信 通过PROFINET IO 接口为智能设备提供确定性的 PROFINET IO 系统，故支持 RT（实时通 信）和IRT（等时同步实时通信）。 优势 智能设备具有以下优势： • 简单链接 IO 控制器 • IO 控制器之间的实时通信 •通过将计算容量分发到智能设备可减轻 IO 控制器的负荷。 • 由于在局部处理过程数据，通信负载降低。 • 可以管理单独STEP 7 项目中子任务的处理智能设备的特性 原理 与标准 IO 设备相同，智能设备也可集成到 IO 系统中。不带下位PROFINET IO 系统的智能设备 智能设备自身不带分布式 I/O。将此类智能设备作为 IO设备时，组态和参数分配方式与分布式 I/O 系统（如，ET 200）相同。带有下位 PROFINET IO系统的智能设备 根据组态不同，智能设备可用作 IO 设备外，还可作为 PROFINET 接口上的 IO 控制器。 即，智能设备可通过PROFINET 接口作为上位 IO 系统的一部分，作为 IO 控制器支持所连接的 下位 IO 系统。 相反，下位 IO系统中也可包含智能设备（见下图）。至此，即可形成 IO 系统的层级结构。示例 - 作为 IO 设备和 IO 控制器的智能设备在此，将以印刷过程为例，介绍作为 IO 设备和 IO 控制器的智能设备。智能设备可控制一个单元（一个子过程）。例如，可通过一个单元在印刷好的材料包装中插入其它纸张（如活页或小 册子）。单元 1 和单元 2 均由一个带有集中式I/O 的智能设备组成。智能设备与分布式 I/O 系统（如， ET 200）共同构成单元 3。智能设备上的用户程序负责对过程数据进行与处理。在该任务中，智能设备中的用户程序需要 获取上位 IO控制器的默认设置（如，控制数据）。智能设备将为上位 IO 控制器提供结果 （如，子任务的状态）。上层 IO 系统与下层 IO系统之间的数据交换 简介 下一章显示了上层 IO 系统和下层 IO 系统之间的数据交换。 传输区 传输区是与智能设备 CPU的用户程序之间的接口。 用户程序对输入进行处理并输出处理结 果。 传输区提供用于 IO 控制器与智能设备之间通信的数据。传输区包含一个可在 IO 控制器与智 能设备之间不断进行交换的信息单元。 有关传输区的组态与使用的更多信息，请参见组态智 能设备 (页112)部分。① 上层 IO 控制器与普通 IO 设备之间的数据交换 在这种方式中，IO 控制器和 IO 设备通过 PROFINET来交换数据。 ② 上层 IO 控制器与智能设备之间的数据交换 在这种方式中，IO 控制器和智能设备可通过 PROFINET来交换数据。 上层 IO 控制器与智能设备之间的数据交换，基于常规 IO 控制器与 IO 设备之间的关系。 对于上层 IO控制器，智能设备的传输区代表某个预组态站的子模块。 IO 控制器的输出数据是智能设备的输入数据。 与此类似，IO控制器的输入数据是智能设备的 输出数据。 ③ 用户程序与传输区之间的传输关系 在这种方式中，用户程序与传输区交换输入和输出数据。④用户程序与智能设备的 I/O 之间的数据交换 在这种方式中，用户程序与集中式/分布式 I/O 交换输入和输出数据。 ⑤ 智能设备与下层IO 设备之间的数据交换 在这种方式中，智能设备与它的 IO 设备交换数据。 数据传输是通过 PROFINET 完成的。 组态智能设备简介 通常，可有 2 种组态方式： • 组态项目中的智能设备 • 组态用于其它项目或工程组态系统的智能设备。 使用STEP 7，可以通过将已组态的智能设备导出到 GSD 文件，为其它项目或工程组态系统组 态一个智能设备。 像处理其它GSD 文件一样，将此 GSD 文件导入其它项目或工程组态系统 中。 其中，用于数据交换的传输区存储在此 GSD 文件中。组态项目中的智能设备 1. 使用拖放操作将 PROFINET CPU 从硬件目录拖入网络视图。 2. 使用拖放操作将 PROFINETCPU（也可组态为 IO 设备）从硬件目录拖入网络视图。 该设备已组态为智能设备（例如，CPU 1516‑3 PN/DP）。 3. 为该智能设备选择 PROFINET 接口。4. 在巡视窗口的区域导航中，选择“操作模式”(Operating mode)，并选中复选框“IO 设备”(IO device)。5. 现在便可在“分配的 IO 控制器”(Assigned IO controller) 下拉列表中选择 IO 控制器。 一旦选择了IO 控制器，这两台设备之间的网络连接和 IO 系统就将显示在网络视图中。6. 通过选中“由上级 IO 控制器对 PN接口进行参数分配”(Parameter assignment of the PN interface by thehigher-level IO controller) 复选框，以指定是由智能设备本身还是由上级 IO 控制器分配接口参数。如果通过下级 IO 系统操作智能设备，则智能设备 PROFINET 接口的参数（例如端口参数） 便无法通过上级 IO 控制器进行分配。7. 组态传输区。 此传输区位于区域导航部分“智能设备通信”(I device communication) 中。 –单击“传输区”(Transfer area) 列的第一个域。 STEP 7 分配一个可以更改的默认名称。 –选择通信关系类型： 当前，“控制器与设备的通信关系”只能选择 CD 或 F-CD。 –自动预设地址；可根据需要更改地址，并确定一致传输的传输区的长度。通过 GSD 文件组态智能设备如果在其它项目或其它工程组态系统中使用智能设备，请按上述步骤组态上级 IO 控制器和智 能设备。但在组态了传输区后应单击“导出”(Export) 按钮，以便从该智能设备创建一个新的 GSD 文件。 此 GSD文件代表在其它项目组态的智能设备。 “导出”(Export) 按钮位于巡视窗口的“智能设备通信”(I-devicecommunication) 部分中。 编译硬件组态，并打开导出对话框。 在提供的域中，为智能设备代理分配一个名称及描述。单击“导出”(Export) 按钮完成此过程。 Zui后，比如将 GSD 文件导入其它项目。任务将智能设备中两个输入的“与”运算结果传送到上位 IO 控制器中。该结果将分配给 IO 主站中的 一个本地输出（用于进一步处理）。为此，可使用以下地址的传输区： • 智能设备中的地址：Q568 • IO 控制器中的地址：I68 步骤 要完成该任务，请执行以下步骤：1. 组态传输区 2. 编程智能设备 3. 编程 IO 控制器诊断和中断特性 诊断和中断特性 S7 CPU具有很多诊断和中断功能，例如，它们可用于报告下级 IO 系统的错误或故障。 诊断消 息可缩短停机时间，简化故障定位，并将问题解决。上级 IO 控制器和智能设备中的诊断选项 以下诊断功能可用于上级 IO 控制器和智能设备 CPU： •OB 83（拉出/插入） • OB 86（机架故障） • OB 122（I/O 访问错误） 说明可以在智能设备 CPU 的用户程序中对 I/O 的诊断消息进行处理，并通过传输区将诊断消息 从用户程序传递到上级 IO控制器。
操作状态改变和站故障/站返回在下表中，可以看到操作状态改变或 SIMATIC 系列 IO 控制器/智能设备故障对其它部分的影 响： 表格6-1 操作状态改变和站故障/站返回 初始状态 事件 智能设备响应 上级 IO 控制器 智能设备 CPU 处 于RUN 模式，上 级 IO 控制器处于 RUN 模式 智能设备 CPU 切换 到 STOP 模式 -在使用指令“UPDAT_PI”和“UPDAT_PO”更新过 程映像期间，RET_VAL 参数中会返回一个错 误报告。对智能设备的所有传输区进行直接 IO 访 问：根据错误处理的类型，例如，调用 OB 122（IO 访问错误） 智能设备CPU 处 于 STOP 模式，上 级控制器处于 RUN 模式 智能设备 CPU 正在 启动 调用 OB 100（启动）。对上级 IO 控制器的输入传输区，调用 OB 83（拉出/插入）。 如果对上级 IO 控制器的输入传输区进行直接访问，则将调用 OB 83。根据错 误处理的类型，例如，调用 OB 122（IO 访问错误）对智能设备的所有传输区，调用 OB 83（拉 出/插入）。 如果直接访问智能设备的传输区，则将调用OB 83。根据错误处理的类型，例如，调用 OB 122（IO 访问错误） 智能设备 CPU 处 于 RUN模式，上 级 IO 控制器处于 RUN 模式 上级 IO 控制器切换 到 STOP 模式 在使用指令“UPDAT_PI”和“UPDAT_PO”更新过程 映像期间，RET_VAL 参数中会返回一个 错误报告。 对上级 IO控制器的输入传输区进行直 接 IO 访问：根据错误处理的类型，例 如，调用 OB 122（IO 访问错误） 注：仍可访问输出传输区。 - 上级 IO 控制器处 于 STOP 模式，智 能设备 CPU 处于 RUN 模式 上级 IO 控制器启动对上级 IO 控制器的输入传输区，调用 OB 83（拉出/插入）。 如果对上级 IO 控制器的输入传输区进行直接访问，则将调用 OB 83。根据错 误处理的类型，例如，调用 OB 122（IO 访问错误） 调用OB 100（启动）。 智能设备 CPU 处 于 RUN 模式，上 级 IO 控制器处于 RUN 模式 智能设备的站故障，例如，由于总线中断 如果智能设备在没有总线连接的情况下 继续运行： 调用 OB 86（机架故障）。 在使用指令“UPDAT_PI”和“UPDAT_PO”更新过程 映像期间，RET_VAL 参数中会返回一个 错误报告。 对上级 IO控制器的所有传输区进行直 接 IO 访问：根据错误处理的类型，例 如，调用 OB 122（IO 访问错误） 调用OB 86（机架故障）。 在使用指令“UPDAT_PI”和“UPDAT_PO”更新过 程映像期间，RET_VAL参数中会返回一个错 误报告。 对智能设备的所有传输区进行直接 IO 访 问：根据错误处理的类型，例如，调用OB 122（IO 访问错误） 智能设备 CPU 处 于 RUN 模式，上 级 IO 控制器处于 RUN 模式，IO 控制器与智能设备之 间的通信已中断 （总线中断）。 重新建立 IO 控制器 与智能设备之间的总 线连接，并在用户数 据通信中再次包含智能设备。 调用 OB 86（机架故障）。 对上级 IO 控制器的输入传输区，调用 OB 83（拉出/插入）。如果对上级 IO 控制器的输入传输区进 行直接访问，则将调用 OB 83。 根据错 误处理的类型，例如，调用OB 122（IO 访问错误） 调用 OB 86（机架故障）。 对智能设备的所有传输区进行直接 IO 访问， 直至OB 86 报告站重新集成： 根据错误处理 的类型，例如，调用 OB 122（IO 访问错 误）。