S7-1200F CPU和S7-1500F CPU实现安全相关控制器与控制器通讯的配置例程

TIA Portal中S7-1200F CPU和S7-1500F CPU实现安全相关控制器与控制器通讯的配置例程

在TIA安全系统中S7-1500F和S7-1200F 的PROFINET接口之间可以借助 PN/PN Coupler 模块进行控制器与控制器之间的安全相关的通信。通信通过两个安全应用程序块进行，即SENDDP块用于发送数据，而RCVDP块用于接收数据。这些块由用户在F-CPU相应的安全程序中调用，可用于固定数量的BOOL和INT类型的数据进行安全传送。

在本例程中，将CPU1511F-1PN作为一个PROFINET 控制器，CPU1215FC作为另一个PROFINET 控制器，通过PN/PN Coupler实现两个CPU的安全相关的通信。

更多的关于创建和编写、通信的安全程序的信息请参考故障安全系统组态和编程手册。

1 示例所使用的软硬件环境

• STEP7  Professional V14 SP1

• STEP7 Safety Advanced V14 SP1

• CPU1511F-1PN V2.0 订货号 6ES7 511-1FK01-0AB0

• CPU1215FC V4.2订货号6ES7215-1HF40-0XB0 注意：从固件版本V4.2版本开始的S7-1200F CPU才支持安全相关的通信。

• PN/PN Coupler V3.0 订货号6ES7158-3AD00-0XA0

通过PN/PN Coupler 实现控制器和控制器的F-CPU之间的安全相关通信，使用F应用程序块SENDDP进行发送，用RCVDP进行接收。使用以安全方式一次传送16个BOOL型数据和2个INT型数据，如图1-1。注意：必须在安全程序开始时调用RCVDP，必须在安全程序结束时调用SENDDP。

CPU1511F	传输类型	CPU1215FC
16 Bool 2 INT		16 Bool 2 INT

图1-1  数据交换数量和类型

2 硬件配置   

1.   打开TIA软件，点击“新建项目”输入项目名称，设置项目文件存储路径；点击“确定”，完成项目创建，如图2-1。

图 2-1 创建项目     

 

2. 添加新设备，选择的订货号和版本，将设备名称命名为：CPU1500F，如图2-2。

图 2-2 插入1500F站

 

3. 在设备组态界面创建新的以太网子网，设置IP地址，如图2-3。

图2-3 分配网络和设置IP地址

 

4. 在“网络视图”中，组态PN/PN Coupler X1，如图2-4。

图2-4 组态PN/PN Coupler

 

5. 将PN/PN Coupler X1分配给IO控制器，并进入设备试图分配参数，如图2-5，2-6。

图2-5 分配PN Coupler控制器

 

图2-6 设置IP地址和设备名称

 

6. PN/PN Coupler 模块的介绍，如图2-8。

图2-7 PN/PN Coupler模块面板图

 

注意：

PN/PN Coupler V1.0 需要MMC卡存储 Device name，只需要一张。（V1.0以后的产品不需要 MMC 卡）。

PROFINET IO 网络1使用：PN/PN Coupler x1组态；

PROFINET IO 网络2使用：PN/PN Coupler x2组态。

两个网络的通信数据区输入/输出方式必须相互对应。

更多详细信息，请阅读 PN/PN Coupler 手册，链接地址如下：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/en/view/35837658

7. 分配IO通讯区域，通过PN/PN Coupler 安全通讯的数据地址区定义规则为，发送方：12 字节输出 / 6 字节输入；接收方：12 字节输入 / 6 字节输出。建立了两条传输，先发送，再接收，图2-8。

图2-8 组态IO区域

 

8. 按照上述的方法，组态S7-1215FC的CPU，同时将PN/PN Coupler X2挂成IO设备，分配设备名称，最终的组态结果，如图2-9。

   注意：通讯双方的传输条目要匹配，发送对接收，接收对发送。

图2-9 双方的IO组态数据

 

图2-10 进入分配设备名称界面

图2-11 更新列表

图2-12 分配名称

图2-13 分配设备完成

9. 将两个安全CPU都编译下载后，还需要在线分配PN Coupler设备名称后PROFINET通信才能正常。以S7-1500F侧操作为例，如图2-10 - 2-13。

10. 同样在S7-1200F侧对PN Coupler X2接口在线分配设备名称，完成后网络视图在线后状态显示通信正常，如图2-14。

图2-14 硬件组态在线状态

 

3 软件编程  

安全相关的通信除了要进行硬件组态外，还要使用专门的安全通信程序块完成数据的发送和接收。

1. 在项目树中打开 S7-1200F，安全运行组在添加安全CPU硬件时系统已经自动生成，默认在OB123中调用安全主程序“Main_Safety_RTG1”FB1，如图3-1所示。

图3-1 系统自动创建的安全运行组

 

2. 添加F-DB，用于RCVDP和SENDDP指令输出变量接口连接，如图3-2。

图3-2 发送/接收F-DB建立变量

 

3. 打开“程序块”下面的“Main_Safety_RTG1”（FB1），调用RCVDP数据接收功能指令。

   注意：F通讯程序，必须先接收，再发送，即网络1为接收功能指令，如图3-3所示。

图 3-3 插入接收功能指令RCVDP

 

4. 接收功能指令RCVDP管脚定义，图3-4所示。

图3-4 接收指令参数管脚

输入参数
ACK_REI：	1=发生通信错误后，对发送数据的重新集成确认
SUBBO_00 -SUBBO_15	用于接收BOOL数据的安全值
SUBI_00 — SUBI_01	用于接收INT数据的安全值
DP_DP_ID	唯一的SENDDP和RCVDP之间的关联值，确认发送和接收的对应关系，示例中是1，与S7-1500F侧SENDDP的ID一致
TIMEOUT	安全相关的通讯的监视时间
LADDR	IO传输区域的硬件标识符，示例中是277（DEC），如下图3-5
输出参数
ERROR：	1=通信出错
SUBS_ON	1=使用替代值
ACK_REQ：	1=需要对发送数据的重新集成进行确 认
SENDMODE	1= 具有F_SENDDP的F-CPU处于取消激活的安全模式中
RD_BO_00-RD_BO_15	接收的BOOL数据
RD_I_00 — RD_I_01	接收的INT数据
RET_DPRD/ RET_DPWR	DPRD_DAT/DPWR_DAT的错误代码
DIAG	诊断信息

 

表1 RCVDP功能指令参数说明

注意：输出变量中，除“RET_DPRD”，“RET_DPWR”和“DIAG”三个变量以外其它的变量都需要用故障安全的数据。

5. 在指令中，LADDR参数需要到系统常量中找到之前配置的传输地址区的硬件标识符。

图3-5 RCVDP中LADDR管脚的填写

 

6. 在网络2中，调用SENDDP数据发送功能块，注意参数DP_DP_ID和LADDR参数的填写，图3-6，3-7。

图3-6 SENDDP指令程序

输入参数
SD_BO_00—SD_BO_15	用于发送BOOL数据
SD_I_00 — SD_I_01	用于发送INT数据
DP_DP_ID	唯一的F_SENDDP和F_RCVDP之间的关联值，确认发送和接收的对应关系，示例中是2，与S7-1500F侧RCVDP的ID一致
TIMEOUT	安全相关的通讯的监视时间
LADDR	接IO传输区域的硬件标识符，示例中是278（DEC），如下图3-7
输出参数
ERROR：	1=通信出错
SUBS_ON	1=接收方输出故障安全值
RET_DPRD/ RET_DPWR	DPRD_DAT/DPWR_DAT的错误代码
DIAG	诊断信息

表2 SENDDP功能指令说明

注意：输出变量中，除“RET_DPRD”，“RET_DPWR”和“DIAG”三个变量以外其它的变量都需要用故障安全的数据连接。

 

图3-7 SENDDP中LADDR管脚

 

7. 在S7-1500F侧，同样在“Main_Safety_RTG1”（FB1）中，新建F-DB，编写接收和发送程序，如图3-8。

图3-8 1500F侧发送/接收F-DB

 

8. 参照S7-1200F侧在“Main_Safety_RTG1”（FB1）中调用接收和发送程序，填写LADDR参数，同时注意两个PLC的发送和接收程序的DP_DP_ID参数之间的匹配关系。

图3-9 1500F侧RCVDP指令程序

 

图3-10 1500侧SENDDP指令调用

 

9. 将两个PLC的程序进行编译，然后分别下载到PLC。

10. 使用监控表监控测试结果，S7-1200F通过SENDDP指令将M100.0，M101.1 和MW102、MW104发送，S7-1500F通过SENDDP指令将M200.0，M200.1和MW202、MW204发送如图3-11。

    

    图3-11 监控结果