Cómo configurar un acoplador PN-PN para la comunicación con controladores de terceros en SIMATIC PCS 7

Para configurar un acoplador SIMATIC PN/PN para el intercambio de datos entre PCS 7 y un controlador de terceros (como Rockwell o Schneider), inserte el acoplador PN/PN desde el catálogo de HW Config en el sistema PROFINET IO de PCS 7 para la subred 1, y configure submódulos virtuales de entrada/salida reflejados. En la herramienta de ingeniería de terceros, importe el archivo GSDML del acoplador para la subred 2 y configure el mapeo inverso (las entradas se mapean a las salidas de PCS 7 y las salidas a las entradas de PCS 7). En el diagrama CFC de PCS 7, los datos de proceso y el estado de las señales se gestionan mediante bloques de canal APL estándar o la biblioteca dedicada del acoplador PN/PN.

Índice de contenidos

Principios de funcionamiento del acoplador PN/PN y aislamiento de red

El acoplador SIMATIC PN/PN (p. ej., 6ES7158-3AD10-0XA0) proporciona un intercambio de datos de E/S cíclico y determinista entre dos subredes PROFINET independientes. Cuenta con dos interfaces PROFINET eléctricamente y lógicamente aisladas (Lado de red X1 y Lado de red X2).

Las características operativas clave incluyen:
* Independencia de subred: Cada lado mantiene su propio rango de direcciones IP, nombre de dispositivo PROFINET, máscara de subred, tiempo de actualización y dominio de reloj. No hay enrutamiento IP entre los lados, lo que evita que tormentas de difusión o bucles de red de terceros afecten al Bus de planta de PCS 7.
* Transferencia de memoria reflejada: El acoplador cuenta con una memoria compartida interna de doble puerto. Los bytes escritos como salidas por el Controlador 1 (PCS 7 en el lado X1) aparecen cíclicamente como entradas para el Controlador 2 (PLC de terceros en el lado X2), y viceversa.
* Tiempos de transferencia deterministas: La transferencia de datos a través del puente del acoplador se ejecuta típicamente en 1 a 2 ciclos de bus PROFINET.

Configuración paso a paso de HW Config en SIMATIC PCS 7 (Subred 1)

Para integrar el acoplador PN/PN en SIMATIC PCS 7 en el lado de red X1:

Insertar el dispositivo en HW Config:
* Abra la configuración de hardware de la AS de PCS 7 (HW Config) para la CPU 410-5H o CP 443-1.
* En el catálogo de hardware, expanda PROFINET IO -> Gateway -> PN/PN Coupler.
* Arrastre el modelo de acoplador al sistema PROFINET IO.
Asignar nombre de dispositivo y dirección IP:
* Abra las propiedades del objeto. Asigne un nombre de dispositivo PROFINET único (p. ej., pn-coupler-x1) y una dirección IP perteneciente a la subred PROFINET de PCS 7.
Configurar submódulos de E/S virtuales:
* Haga doble clic en el acoplador para abrir la tabla de configuración de ranuras.
* Agregue los módulos de entrada y salida necesarios desde el catálogo según las necesidades del proceso (p. ej., Ranura 1: 16 bytes de entrada / 16 bytes de salida o Ranura 2: 8 palabras de entrada con código de calidad).
* Anote las direcciones de inicio (p. ej., PIW 512 y PQW 512).
Compilar y descargar el AS:
* Guarde y compile HW Config. Descargue la configuración de hardware en la estación de automatización.

Configuración del controlador de terceros y mapeo reflejado (Subred 2)

En la plataforma de ingeniería de terceros (p. ej., Rockwell Automation Studio 5000, Schneider Unity Pro o Beckhoff TwinCAT):

Instalar el archivo GSDML del acoplador:
* Descargue el archivo GSDML oficial del acoplador SIMATIC PN/PN desde Siemens Industry Online Support.
* Registre el GSDML en la herramienta de programación de terceros.
Configurar el lado de red X2:
* Agregue el dispositivo acoplador PN/PN X2 al escáner PROFINET IO de terceros.
* Asigne el nombre del dispositivo (p. ej., pn-coupler-x2) y la IP de la subred de planta de terceros.
Aplicar la disposición de módulos reflejada e invertida:
* La configuración de ranuras en el lado X2 debe ser el reflejo exacto del lado X1:
- Si la ranura 1 de PCS 7 está configurada como 16 bytes de entrada, la ranura 1 del PLC de terceros debe configurarse como 16 bytes de salida.
- Si la ranura 2 de PCS 7 está configurada como 32 bytes de salida, la ranura 2 del PLC de terceros debe configurarse como 32 bytes de entrada.
Integración en diagramas CFC de PCS 7:
* En el diagrama CFC de PCS 7, vincule las direcciones de E/S periféricas a los bloques de canal estándar (Pcs7DiIn, Pcs7DiOu, Pcs7AnIn, Pcs7AnOu) o utilice la biblioteca de funciones especializada para el acoplador SIMATIC PCS 7 PN/PN (9LA1110-6CG20-0AA0), que gestiona la consistencia de datos y los códigos de calidad NAMUR a través del puente.

Verificación

Inspeccione los LED de diagnóstico en el acoplador PN/PN físico:
SF1 y BF1 (Lado X1) deben estar apagados, y ON1 / LK1 deben iluminarse en verde fijo.
SF2 y BF2 (Lado X2) deben estar apagados, y ON2 / LK2 deben iluminarse en verde fijo.
En el diagrama CFC de PCS 7, abra un diagrama en modo de prueba que lea una dirección de entrada del acoplador.
Pida al ingeniero de terceros que escriba un patrón hexadecimal conocido (p. ej., 16#ABCD) en su palabra de salida.
Verifique que el patrón idéntico llegue al diagrama CFC de PCS 7 dentro del ciclo PROFINET esperado (< 10 ms).

Limitaciones y precauciones operativas

Si la configuración de las ranuras no coincide simétricamente entre el lado X1 y el lado X2 (p. ej., 16 bytes frente a 32 bytes), el acoplador señala un fallo de bus (BF) en la interfaz desalineada y rechaza la transmisión de datos.
Un ciclo de apagado o la pérdida de red en el controlador de terceros hace que el lado X1 envíe datos a cero o desactualizados a menos que se supervise el estado válido de los datos (IOPS/IOCS). Evalúe siempre los códigos de calidad del canal.
Para señales críticas de seguridad, utilice un puente de seguridad compatible con PROFIsafe o bloques de comunicación F-I/O con sumas de verificación CRC.

Preguntas frecuentes para ingenieros

¿Puede un acoplador PN/PN enrutar paquetes IP entre las dos redes?
No. El acoplador PN/PN es estrictamente un reflector de datos de E/S. No enruta tráfico IP, lo que evita el acceso no autorizado a través de los límites corporativos o de planta.
¿Qué sucede con las entradas de PCS 7 si el PLC de terceros deja de ejecutarse?
El acoplador establece el estado del proveedor (IOPS) como malo. En PCS 7, los bloques de canal que evalúan el código de calidad del submódulo activarán Bad = 1.
¿Es obligatoria la biblioteca preconfigurada del acoplador PN/PN de PCS 7?
No. Se pueden utilizar bloques de canal APL estándar (Pcs7DiIn/Pcs7AnIn) o direccionamiento periférico directo. Sin embargo, la biblioteca dedicada (9LA1110-6CG20-0AA0) simplifica el diagnóstico y la consistencia de datos.

Referencias técnicas

Manual de instalación de hardware y software del acoplador SIMATIC PN/PN (A5E43242036-AA).
Entrada de Siemens Industry Online Support ID 109801081: Transferencia redundante de datos de proceso con el acoplador SIMATIC PN/PN y PCS 7.
Especificación PROFINET IO: Mapeo de módulos y pasarelas de memoria compartida.