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S7-200 SMART PROFINET 通信入门：硬件组态与原理详解

news 2025/10/2 8:24:16

在工业自动化网络中，PROFINET 凭借高速实时性成为主流选择。对于广泛应用的 S7-200 SMART PLC，虽然原生不支持 PROFINET，但通过 CM01 通信模块可轻松接入该网络。本文将从硬件准备、通信原理到基础组态，带你入门 S7-200 SMART 的 PROFINET 通信配置。

一、为什么选择 PROFINET？S7-200 SMART 的 “搭桥” 方案

S7-200 SMART 作为中小型自动化系统的主力，在需要与其他 PLC（如 S7-1200/1500）或工业设备高速通信时，传统 PPI 协议已无法满足需求。PROFINET 基于以太网，支持实时数据交换（周期可低至 1ms），且兼容标准以太网设备，组网灵活。

而 S7-200 SMART 实现 PROFINET 通信的核心是CM01 模块—— 它相当于 “协议翻译官”，一头通过 PROFIBUS 电缆连接 S7-200 SMART CPU，另一头通过以太网接入 PROFINET 网络，让 S7-200 SMART 能以 “IO-Device（智能设备）” 身份与 “IO-Controller（控制器，如 S7-1200）” 通信。

二、硬件与软件清单：搭建通信环境的 “必需品”

1. 硬件准备

核心设备：S7-200 SMART CPU（如 SR20/ST40）、S7-1200 CPU（如 1214C，作为控制器）

辅助设备：以太网电缆（超五类及以上）、PROFIBUS 电缆（连接 CM01 与 S7-200 SMART）、交换机（多设备组网时用）、编程电脑
如果是SR20或SR系列连接示意图：

根据上图所示的架构，具体接线步骤如下：

第1步：将CM01模块安装到S7-200 SMART上
关闭所有设备电源。

将CM01模块直接插入S7-200 SMART CPU右侧的扩展端口上。它会通过其背板总线与CPU进行数据交换。

第2步：连接PROFINET网络电缆
需要使用标准的网线（以太网电缆），而不是PROFIBUS电缆或串行电缆。

直接连接（无需交换机）：

取一根标准网线，一端插入S7-1200 CPU本体上的PROFINET端口。

另一端插入S7-200 SMART的CM01模块上的PROFINET端口。

这种接法适用于只有两个设备的简单网络。

通过交换机连接（推荐，尤其适用于多设备或需要PC在线监控）：

取一根网线，连接S7-1200到交换机的一个端口。

取另一根网线，连接CM01到交换机的另一个端口。

再取一根网线，连接编程电脑到交换机。

这种接法是最稳定和灵活的方式。

第3步：连接编程电缆和电源
将S7-1200的编程电缆（以太网线）连接到交换机或直接连接到S7-1200（如果直接连接方式）。

将S7-200 SMART的编程电缆（以太网线）连接到CM01模块或交换机。

为S7-1200和S7-200 SMART分别接通电源。

2. 软件准备

编程软件：STEP 7-Micro/WIN SMART（V2.7+，配置 S7-200 SMART）、TIA Portal（V15+，配置 S7-1200 及 PROFINET 网络）
驱动文件：S7-200 SMART CM01 的 GSDML 文件（从西门子官网下载，用于 TIA Portal 识别 CM01）

三、通信原理：主从关系与数据交换逻辑

PROFINET 通信中，“主从分工” 是核心：

IO-Controller（如 S7-1200）：主导网络，负责发送控制指令（输出数据）、接收设备状态（输入数据），管理通信周期和设备地址。
IO-Device（S7-200 SMART+CM01）：被动响应，接收控制器的输出数据，将自身状态通过输入数据反馈给控制器。

数据交换通过 “过程数据区” 实现：

控制器的 “输出区”（如 Q1152）→ 设备的 “输入区”（S7-200 SMART 的 VB 存储区，如 VB1000）
设备的 “输出区”（S7-200 SMART 的 VB 存储区，如 VB1100）→ 控制器的 “输入区”（如 I1152）

四、S7-200 SMART（IO-Device）基础组态步骤

以 “S7-1200 与 S7-200 SMART 通信” 为例，先完成 TIA Portal 中 IO-Device 的组态：

1. 导入 GSDML 文件：让 TIA Portal “认识” CM01

打开 TIA Portal，进入 “选项”→“管理通用站描述文件（GSD）”
点击 “安装”，选择下载的GSDML-V2.34-#Siemens-PLC200smart_CPU ST40-20251001-215643.xml文件，完成后在 “硬件目录→PROFINET IO→SIEMENS AG” 下可找到 “CM01”。

2. 组态网络：添加设备并建立连接

新建项目，添加 S7-1200 站（如 CPU 1214C）
进入 “网络视图”，从硬件目录拖拽 “CM01” 到网络中，用鼠标连接 S7-1200 的 PROFINET 接口与 CM01，形成物理链路。

3. 配置设备名称与 IP：通信的 “身份证”

选中 CM01，在 “属性→PROFINET 接口→设备名称” 中输入名称（如smart_io_device，后续必须与实际模块名称一致）。
配置 IP 地址（如192.168.0.2），建议与 S7-1200（如192.168.0.1）在同一网段。

4. 定义数据区：确定数据交换的 “地址”

双击 CM01 进入 “设备视图”，从硬件目录拖拽 CM01 的子模块（如 “1 Word In / 1 Word Out”）到插槽中。
此时 TIA Portal 会自动分配地址：
- 输出区（Controller→Device）：S7-1200 的 Q116（即 PQW116）→ S7-200 SMART 的 VB1000（16 位）
- 输入区（Device→Controller）：S7-200 SMART 的 VB1100（16 位）→ S7-1200 的 I116（即 PIW116）
编译并下载配置到 S7-1200。