ASi转PROFINET网关选型与应用案例：化工阀阵130个设备接入西门子S7-1500改造方案

AS-i转PROFINET网关选型与应用案例：化工阀阵130个设备接入西门子S7-1500改造方案

一、项目背景：阀岛AS-i总线如何接入西门子PLC

在化工、制药、食品饮料等行业中，阀阵（阀岛）AS-Interface（AS-i/ASI总线）130个AS-i设备，分布在输送、配料等多个工段。原有控制单元老化、备件停产，客户希望在不更换现场设备的前提下，将阀岛AS-i总线接入西门子S7-1500 PLC。由于S7-1500原生不支持AS-i协议，必须选用AS-i转PROFINET网关（ASi转PN网关）协议转换，这是目前阀岛总线升级、现场总线改造的主流方案。

图1_系统架构图

二、方案设计：AS-i主站划分与TIA博途组态

AS-i网络采用扩展寻址后，单条网络最多支持62个从站，130个设备需划分为3条AS-i子网、配置3个AS-i主站（可采用3台单主站网关，或1台双主站+1台单主站网关共2台设备）。网关PROFINET接口统一接入S7-1500以太网口，支持GSDML文件导入TIA博途（TIA Portal），地址映射可视化，无需编写通信程序；同时支持通过PROFINET进行诊断与配置，方便后期维护。

图2_协议转换示意图

三、实施效果：利旧改造、降本增效

改造保留原有AS-i线缆、电源及从站模块，仅新增网关并重新分配地址，大幅节省改造成本、缩短停机时间。网关内置AS-i监视与重复地址诊断功能，可实时检测断线、从站掉站等故障，诊断信息通过PROFINET上传至PLC和HMI。系统投运后，S7-1500实时读写130个阀门的开关状态与控制指令，通信稳定可靠，为后续工业4.0、数字化采集与IIoT接入奠定基础。

图3_改造前后对比图

四、PROFINET 网络配置

1.创建工程

打开TIA Portal，选择创建新项目，输入项目名称，选择路径等信息后，点击创建，通过 Portal 视图或创建完成的项目视图将 CPU 插入到项目中。

在视图中，选择“设备和网络”并单击“添加新设备”（或者在项目视图中的项目名称下，双击“添加新设备”），如下图“添加新设备”对话框，添加支持PROFINET接口的控制器，例如6ES7 212-1BE40-0XB0

GSD安装

在TIA Portal 菜单栏点击“选项”>“管理通用站描述文件”， 如图所示：

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图 4‑6 安装PROFINET GSD文件

在弹出的对话框中，选择“已安装的GSD”选项卡，点击源路径选择按钮，弹出浏览文件夹对话框中找到选择 GSD文件“GSDML-V2.33-wl-20210807”所在的文件夹路径并选中，点击确认即可。

图 4‑7 选择PROFINET GSD文件

选择导入的GSD文件，点击安装，直至安装完成。

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图 4‑8 等待GSD文件安装完成

安装完成后，软件会更新硬件目录。

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图 4‑9 更新GSD目录

设备组态

双击设备和网络，添加wl-pn-asi设备模块，在硬件目录 > 其他现场设备> PROFINET IO > Gateway > SIEMENS AG > > ，如下图所示：

图 4‑10 添加wl-pn-asi设备-1

添加设备模块后，如下图所示：

图 4‑11 添加wl-pn-asi设备-2

选择“网络视图”以显示要连接的设备。选择 的PROFINET端口，然后将连接拖到PLC_1模块的PROFINET端口处，释放鼠标按钮以创建网络连接。

图 4‑12 创建PROFINET网络连接

PROFINET网络创建成功，如下图所示：

图 4‑13 PROFINET 网络创建成功

双击 设备并组态子模块：

– 选择“设备试图”

– 在硬件目录中，展开“模块”容器。

– 双击或拖动Input（ to PLC） / Output（PLC to ）下的模块类型。如下图所示：

图 4‑14 插入PROFINET侧输入输出数据

组态wl-pn-asi 的PROFINET接口，选择设备上的绿色 PROFINET框。巡视窗口中的“属性” 选项卡会显示 PROFINET 端口，在巡视窗口的“属性 > PROFINET接口”选择“以太网地址”，在IP协议中设置IP地址和PROFINET设备名称如下图；

图 4‑15 设置PROFINET侧参数

在“设备视图”选择 ，右击鼠标选中“分配设备名称”；

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图 4‑16 分配设备名称-1

弹出“分配PROFINET设备名称”对话框，在“网络中的可访问节点”下点击更新列表（ 设备正确连接在网络里）即可访问出PROFINET网络里的各个节点；选中更新列表的节点，点击“分配名称”将组态的PROFINET设备名称：“ ”写入网络节点中；写入成功后PROFINET设备名称更新为“ ”，状态为“正确”；关闭该对话框；重启网关后设备名称有效。

图形用户界面 描述已自动生成

图 4‑17 分配设备名称-2

五、常见问题（FAQ）

问：AS-i转PROFINET网关怎么选型？

答：按设备数量计算从站容量——单网最多62个从站，130个设备需3个AS-i主站，再根据是否要双主站、回路电流大小选择单/双主站网关。

问：130个AS-i设备怎么组网？

答：划分3条AS-i子网，每条子网一个主站，网关经PROFINET统一接入S7-1500。

问：阀岛AS-i总线接入西门子S7-1500需要换设备吗？

答：不需要。AS-i网关兼容现有线缆、电源和从站模块，现场利旧，仅新增网关、重新分配地址。

问：阀阵总线升级改造停机时间长吗？

答：不长。组态在TIA博途离线完成，现场接线改动小，可在计划检修窗口内完成。