TIA Portal中S7-1200F CPU和S7-1500F CPU實現(xiàn)安全相關控制器與控制器通訊的配置例程

在TIA安全系統(tǒng)中S7-1500F和S7-1200F 的PROFINET接口之間可以借助 PN/PN Coupler 模塊進行控制器與控制器之間的安全相關的通信。通信通過兩個安全應用程序塊進行，即SENDDP塊用于發(fā)送數(shù)據(jù)，而RCVDP塊用于接收數(shù)據(jù)。這些塊由用戶在F-CPU相應的安全程序中調用，可用于固定數(shù)量的BOOL和INT類型的數(shù)據(jù)進行安全傳送。

在本例程中，將CPU1511F-1PN作為一個PROFINET 控制器，CPU1215FC作為另一個PROFINET 控制器，通過PN/PN Coupler實現(xiàn)兩個CPU的安全相關的通信。

更多的關于創(chuàng)建和編寫、通信的安全程序的信息請參考故障安全系統(tǒng)組態(tài)和編程手冊。

1 示例所使用的軟硬件環(huán)境

• STEP7 Professional V14 SP1

• STEP7 Safety Advanced V14 SP1

• CPU1511F-1PN V2.0 訂貨號 6ES7 511-1FK01-0AB0

• CPU1215FC V4.2訂貨號6ES7215-1HF40-0XB0注意：從固件版本V4.2版本開始的S7-1200F CPU才支持安全相關的通信。

• PN/PN Coupler V3.0 訂貨號6ES7158-3AD00-0XA0

通過PN/PN Coupler 實現(xiàn)控制器和控制器的F-CPU之間的安全相關通信，使用F應用程序塊SENDDP進行發(fā)送，用RCVDP進行接收。使用以安全方式一次傳送16個BOOL型數(shù)據(jù)和2個INT型數(shù)據(jù)，如圖1-1。注意：必須在安全程序開始時調用RCVDP，必須在安全程序結束時調用SENDDP。

CPU1511F	傳輸類型	CPU1215FC
16 Bool 2 INT		16 Bool 2 INT

圖1-1 數(shù)據(jù)交換數(shù)量和類型

2硬件配置

1. 打開TIA軟件，點擊“新建項目”輸入項目名稱，設置項目文件存儲路徑；點擊“確定”，完成項目創(chuàng)建，如圖2-1。

圖 2-1 創(chuàng)建項目

2. 添加新設備，選擇的訂貨號和版本，將設備名稱命名為：CPU1500F，如圖2-2。

圖 2-2插入1500F站

3. 在設備組態(tài)界面創(chuàng)建新的以太網(wǎng)子網(wǎng)，設置IP地址，如圖2-3。

圖2-3 分配網(wǎng)絡和設置IP地址

4. 在“網(wǎng)絡視圖”中，組態(tài)PN/PN Coupler X1，如圖2-4。

圖2-4 組態(tài)PN/PN Coupler

5. 將PN/PN Coupler X1分配給IO控制器，并進入設備試圖分配參數(shù)，如圖2-5，2-6。

圖2-5 分配PN Coupler控制器

圖2-6 設置IP地址和設備名稱

6. PN/PN Coupler 模塊的介紹，如圖2-8。

圖2-7 PN/PN Coupler模塊面板圖

注意：

PN/PN Coupler V1.0需要MMC卡存儲Device name，只需要一張。（V1.0以后的產(chǎn)品不需要MMC卡）。

PROFINET IO網(wǎng)絡1使用：PN/PN Coupler x1組態(tài)；

PROFINET IO網(wǎng)絡2使用：PN/PN Coupler x2組態(tài)。

兩個網(wǎng)絡的通信數(shù)據(jù)區(qū)輸入/輸出方式必須相互對應。

更多詳細信息，請閱讀 PN/PN Coupler 手冊，鏈接地址如下：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/en/view/35837658

7. 分配IO通訊區(qū)域，通過PN/PN Coupler 安全通訊的數(shù)據(jù)地址區(qū)定義規(guī)則為，發(fā)送方：12 字節(jié)輸出 / 6 字節(jié)輸入；接收方：12 字節(jié)輸入 / 6 字節(jié)輸出。建立了兩條傳輸，先發(fā)送，再接收，圖2-8。

圖2-8 組態(tài)IO區(qū)域

8. 按照上述的方法，組態(tài)S7-1215FC的CPU，同時將PN/PN Coupler X2掛成IO設備，分配設備名稱，最終的組態(tài)結果，如圖2-9。

   注意：通訊雙方的傳輸條目要匹配，發(fā)送對接收，接收對發(fā)送。

圖2-9 雙方的IO組態(tài)數(shù)據(jù)

圖2-10 進入分配設備名稱界面

圖2-11 更新列表

圖2-12 分配名稱

圖2-13 分配設備完成

9. 將兩個安全CPU都編譯下載后，還需要在線分配PN Coupler設備名稱后PROFINET通信才能正常。以S7-1500F側操作為例，如圖2-10 - 2-13。

10. 同樣在S7-1200F側對PN Coupler X2接口在線分配設備名稱，完成后網(wǎng)絡視圖在線后狀態(tài)顯示通信正常，如圖2-14。

圖2-14 硬件組態(tài)在線狀態(tài)

3 軟件編程

安全相關的通信除了要進行硬件組態(tài)外，還要使用專門的安全通信程序塊完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

1. 在項目樹中打開 S7-1200F，安全運行組在添加安全CPU硬件時系統(tǒng)已經(jīng)自動生成，默認在OB123中調用安全主程序“Main_Safety_RTG1”FB1，如圖3-1所示。

圖3-1 系統(tǒng)自動創(chuàng)建的安全運行組

2. 添加F-DB，用于RCVDP和SENDDP指令輸出變量接口連接，如圖3-2。

圖3-2 發(fā)送/接收F-DB建立變量

3. 打開“程序塊”下面的“Main_Safety_RTG1”（FB1），調用RCVDP數(shù)據(jù)接收功能指令。

   注意：F通訊程序，必須先接收，再發(fā)送，即網(wǎng)絡1為接收功能指令，如圖3-3所示。

圖 3-3 插入接收功能指令RCVDP

4. 接收功能指令RCVDP管腳定義，圖3-4所示。

圖3-4 接收指令參數(shù)管腳

輸入?yún)?shù)
ACK_REI：	1=發(fā)生通信錯誤后，對發(fā)送數(shù)據(jù)的重新集成確認
SUBBO_00 -SUBBO_15	用于接收BOOL數(shù)據(jù)的安全值
SUBI_00 — SUBI_01	用于接收INT數(shù)據(jù)的安全值
DP_DP_ID	唯一的SENDDP和RCVDP之間的關聯(lián)值，確認發(fā)送和接收的對應關系，示例中是1，與S7-1500F側SENDDP的ID一致
TIMEOUT	安全相關的通訊的監(jiān)視時間
LADDR	IO傳輸區(qū)域的硬件標識符，示例中是277（DEC），如下圖3-5
輸出參數(shù)
ERROR：	1=通信出錯
SUBS_ON	1=使用替代值
ACK_REQ：	1=需要對發(fā)送數(shù)據(jù)的重新集成進行確 認
SENDMODE	1= 具有F_SENDDP的F-CPU處于取消激活的安全模式中
RD_BO_00-RD_BO_15	接收的BOOL數(shù)據(jù)
RD_I_00 — RD_I_01	接收的INT數(shù)據(jù)
RET_DPRD/ RET_DPWR	DPRD_DAT/DPWR_DAT的錯誤代碼
DIAG	診斷信息

表1 RCVDP功能指令參數(shù)說明

注意：輸出變量中，除“RET_DPRD”，“RET_DPWR”和“DIAG”三個變量以外其它的變量都需要用故障安全的數(shù)據(jù)。

5. 在指令中，LADDR參數(shù)需要到系統(tǒng)常量中找到之前配置的傳輸?shù)刂穮^(qū)的硬件標識符。

圖3-5 RCVDP中LADDR管腳的填寫

6. 在網(wǎng)絡2中，調用SENDDP數(shù)據(jù)發(fā)送功能塊，注意參數(shù)DP_DP_ID和LADDR參數(shù)的填寫，圖3-6，3-7。

圖3-6 SENDDP指令程序

輸入?yún)?shù)
SD_BO_00—SD_BO_15	用于發(fā)送BOOL數(shù)據(jù)
SD_I_00 — SD_I_01	用于發(fā)送INT數(shù)據(jù)
DP_DP_ID	唯一的F_SENDDP和F_RCVDP之間的關聯(lián)值，確認發(fā)送和接收的對應關系，示例中是2，與S7-1500F側RCVDP的ID一致
TIMEOUT	安全相關的通訊的監(jiān)視時間
LADDR	接IO傳輸區(qū)域的硬件標識符，示例中是278（DEC），如下圖3-7
輸出參數(shù)
ERROR：	1=通信出錯
SUBS_ON	1=接收方輸出故障安全值
RET_DPRD/ RET_DPWR	DPRD_DAT/DPWR_DAT的錯誤代碼
DIAG	診斷信息

表2 SENDDP功能指令說明

注意：輸出變量中，除“RET_DPRD”，“RET_DPWR”和“DIAG”三個變量以外其它的變量都需要用故障安全的數(shù)據(jù)連接。

圖3-7 SENDDP中LADDR管腳

7. 在S7-1500F側，同樣在“Main_Safety_RTG1”（FB1）中，新建F-DB，編寫接收和發(fā)送程序，如圖3-8。

圖3-8 1500F側發(fā)送/接收F-DB

8. 參照S7-1200F側在“Main_Safety_RTG1”（FB1）中調用接收和發(fā)送程序，填寫LADDR參數(shù)，同時注意兩個PLC的發(fā)送和接收程序的DP_DP_ID參數(shù)之間的匹配關系。

圖3-9 1500F側RCVDP指令程序

圖3-10 1500側SENDDP指令調用

9. 將兩個PLC的程序進行編譯，然后分別下載到PLC。

10. 使用監(jiān)控表監(jiān)控測試結果，S7-1200F通過SENDDP指令將M100.0，M101.1 和MW102、MW104發(fā)送，S7-1500F通過SENDDP指令將M200.0，M200.1和MW202、MW204發(fā)送如圖3-11。

    

    圖3-11 監(jiān)控結果