TIA Portal中S7-1500F CPU与ET200SP安全模块的配置例程

ET200SP 分布式 IO 系统除 ET200SP 标准模块外，还包含故障安全模块。具有 PROFINET接口的安全 CPU 与配有故障安全模块的 ET200SP IO设备可以实现安全功能。配置过程与标准系统中一样，通过在硬件组态中进行网络连接，并在在线状态下分配从站的设备名称。ET200SP上的故障安全模块还需要在线分配安全目标地址。

在本例程中，将CPU 1511F-1PN 作为 IO 控制器，ET200SP 作为 IO 设备，在上面配置安全IO模块，通过两个设备的 PN 口进行连接。

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 V2.1      订货号 6ES7 511-1FK01-0AB0
• IM155-6 PN ST V3.3       订货号 6ES7 155-6AU00-0BN0
• ET200SP DI                    订货号 6ES7 131-6BF00-0CA0
• ET200SP F-DI                 订货号 6ES7 136-6BA00-0CA0
• ET200SP F-DO               订货号 6ES7 136-6DB00-0CA0

2 硬件配置   

1. 点击“新建项目”输入项目名称（CPU1511F_ET200SP）点击“OK”，完成项目创建，  如图2-1所示。

图 2-1 创建项目     

2. 插入 S7-1500站，将名字修改为：CPU1511F；并选择固件V2.1版本，如图2-2所示。

图 2-2  插入站

3. 在项目树中双击“Safety Administration”功能，在右侧页面中使能安全密码保护并设置安全程序密码，如图2-3所示。

图2-3 设置CPU密码

4. 在设备组态中双击CPU的以太网口，选择属性页面中的以太网地址设置IP地址（通过以太网编程下载），如图2-4所示。

图2-4 设置IP地址

5. 进入网络视图，从右侧产品列表中找到IM155-6 PN ST V3.3，如图2-5所示。

图2-5 选择ET200S站点

拖入IM155-6 PN到网络视图中，如图2-6所示。

图2-6 拖拽ET200SP 站点到网络视图

拖拽CPU1511F的以太网口到IM155-6 PN的以太网口，建立网络连接，如图2-7所示。

图2-7 建立ET200S网络连接

6. 为IM155-6 PN分配IP 地址，首先在上图中双击IM155站点进入设备视图，在属性页面中点击“以太网地址”选项，在右侧页面中修改IP地址为“192.168.0.155”，如图2-8所示。（绿色方框中的名称作为后面章节要用到的ET200SP站 Device Name）

图2-8 分配IM155-6 PN ST 的IP 地址

7. 在ET200SP站点中组态DI、F-DI和F-DO模块，根据使用需求设置相关参数，主要参数的含义说明可以参考本文档第2章。如图2-9所示。

图2-9 添加ET200SP 站点F-IO模块

8. 至此硬件组态已完成，点击“编译”按钮，无报错后点击“下载”按钮，在弹出的“扩展的下载到设备”窗口中，选择“接口/子网的连接”类型为 PN/IE_1，点击“开始搜索”按钮，在“选择目标设备”中选中已找到设备，点击“下载”按钮进行硬件组态下载，如图2-120示。

图2-10 编译并下载硬件组态

在弹出的下载预览窗口中，选择“全部停止”动作，点击“装载”按钮，勾选“全部启动”选项，点击“完成”后CPU将进入RUN模式，如图2-11/12示。

图2-11 停止全部模块

图2-12 启动CPU

9. PROFINET IO通信建立之前需要分配ET200S站点的设备名称，首先在网络视图中选中IM155-6站点，点击鼠标右键中“分配设备名称”，如图2-13所示。

图2-13 分配设备名称

10. 在弹出的新对话框中选择待分配的设备名称“io device_1”（图2-8中绿色方框为IM155-6PN的设备名称），点击“更新列表”按钮，然后选中目标设备的MAC地址，点击“分配名称”按钮即可，如图2-14/15所示。

图2-14 分配设备名称前

图2-15 分配设备名称后

11. 分配完设备名称后,CPU1511F与ET200SP站点的PROFINET通信建立，接下来需要在线分配安全模块F目标地址。首先在网络视图中选中IM155站点，点击鼠标右键中“分配Profisafe地址”，如图2-16所示。

图2-16 分配Profisafe地址

在弹出的新对话框中，勾选带有黄色标签的安全模块，点击“Identification”按钮，这时相应模块上的所以指示灯一起闪烁，确认没有错误后勾选右侧确认的框，点击“Assign PROFIsafe addr...”按钮。分配成功后，安全模块状态栏显示‘Assigned’，如图2-17/18所示。

图2-17 分配Profisafe地址步骤

图2-18 分配Profisafe地址后

3 软件编程  

STEP7 V14中创建和编写安全程序的过程与标准程序几乎相同。 可使用 F-FBD 或 F-LAD 编程语言编写故障安全 FB 和 FC 程序，使用 F-DB 编程语言创建故障安全 DB。 STEP7 Safety Advanced V14提供了一些典型的可在安全程序中使用的故障安全应用程序块。 编译安全程序时，将自动执行安全检查，并插入用于错误检测和故障响应的其它故障安全块。 这将确保可以检测到故障和错误，并触发适当的响应，以使 F 系统保持在安全状态或进入安全状态。 除安全程序之外，标准用户程序也可以在 F-CPU 上运行。

1. 在项目编译完成后，系统会自动生成安全主程序块，如图3-1所示。

图3-1 系统自动创建的安全程序块

2. 打开安全主程序块FB1，在右侧安全功能库中调用ESTOP1急停功能块，E_STOP输入管脚填写急停开关的硬件地址I0.0，ACK管脚填写故障复位开关的硬件地址I0.1，Q管脚填写Q6.0，ACK_REQ为请求复位状态，分配地址M0.0进行监控，如图3-2所示。

图3-2 调用ESTOP1

3. 点击“编译”按钮，无错误后点击“下载”按钮，在弹出的对话框中选择“全部停止”动作，如图3-3所示。

图 3-3 安全程序编译并下载

4. 打开安全程序块FB1，点击监控按钮，急停信号I0.0为1，表明没有按下急停按钮，故输出Q为1，如图3-4所示。

图3-4 急停程序块

4 模块钝化和去钝

安全IO模块在使用过程中如果检测到故障会进入钝化状态。

1. 如下图4-1 就是一个双通道1oo2评估的急停按钮其中一路信号断线后模块诊断缓冲区的信息。安全输入模块检测到通道差异错误，具体通道号0和模板钝化，此时安全模块SF指示灯会变亮，安全程序中输入地址状态变为0（保持安全值输入）。

图4-1 模块诊断信息

2. 在程序中，可以通过访问该安全信号模块的F-I/O DB来读取模块的钝化状态。本例中该F-I/O DB为DB30002,通过观察PASS_OUT和QBAD的位状态，都为true可知模块已经钝化，如图4-2所示。

图4-2 模块F-DB状态—钝化

3. 当导致安全模块钝化的故障（急停按钮开关故障通道DI4输入的接线恢复），F-IO DB中的请求应答信号ACK_REQ变为1，表示故障已经解除请求去钝，如图4-3所示。

图4-3 模块F-DB状态—请求去钝

4. 置位ACK_REI，给出应答信号，完成去钝。只有去钝后，在安全程序中才能读到I0.0的输入值状态。这时需要在安全程序块FB1中编程通过M位来置位ACK_REI位，如图4-4所示。 当M0.6上升沿触发后，去钝完成，模块恢复正常。

图4-4 去钝操作