TIA Portal中S7-1500F CPU和S7-1200F CPU实现安全相关控制器与智能设备通讯的配置例程

在TIA 安全系统中具有PROFINET接口的S7-1500F和S7-1200F CPU 之间可以进行安全相关的控制器与智能设备通信。通信通过两个安全应用程序指令进行，即SENDDP指令用于发送数据，而RCVDP指令用于接收数据。这些指令由用户在F-CPU相应的安全程序中调用，可用于固定数量的BOOL和INT（DINT）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作为一个PROFINET 智能设备，SENDDP/RCVDP指令实现两个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

测试目的：通过F-CPU之间的PROFINET控制器与智能设备的安全通信，使用安全程序指令SENDDP进行发送，用RCVDP进行接收。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     

  1. 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

  1. 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

  1. 重复上面的步骤，在项目中添加S7-1200 F CPU，将以太网接口连接到同一个子网，设置IP地址，如图2-4。

图2-4 设置S7-1200 F CPU的IP地址

  1. 在“操作模式”中激活S7-1200F CPU智能设备功能分配给S7-1500F CPU，如图2-5。

图2-5 设置操作模式

  1. 在下面的“传输区域”中，组态两个CPU之间的通信地址区，在类型中一定要选择F-CD，箭头方向表示S7-1500F CPU发送数据到S7-1200F CPU，如图2-6。

    如果需要发送的数据多于16Bool和2INT，可以再配置多个同样的传输地址区。S7-1200F CPU如果需要发送数据到S7-1500F CPU也是相同配置方法，只不过箭头方向要向左。

图2-6 组态S7-1200F CPU通信地址区

  1. 将两个安全CPU都编译保存，然后下载，以S7-1500F下载为例，如图2-7，2-8，2-9。

图2-7 编译项目

图2-8 搜索CPU

图2-9 下载项目到CPU

  1. 1500F/1200F项目编译保存下载后，网络视图在线后状态，说明两个CPU之间通信正常，如图2-10。

图2-10 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

  1. 添加一个F-DB， DB块中建立16个Bool和2个INT元素用于接收S7-1500F 发送的数据，如图3-2，3-3。

图3-2 建立接收数据F-DB

图3-3 接收数据F-DB建立变量

  1. 打开“程序块”下面的安全主程序“Main_Safety_RTG1”（FB1），在程序段1中调用RCVDP数据接收功能指令。注意：F通讯程序接收指令，必须在主程序的开始调用，如图3-4所示。

图 3-4 插入接收功能指令RCVDP

  1. 接收功能指令RCVDP管脚定义，图3-5所示。

图3-5 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272（DEC），如下图3-6

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。
  1. 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3-6 RCVDP中LADDR管脚的填写

  1. S7-1500F侧，在“Main_Safety_RTG1”（FB1）中，调用发送程序指令SENDDP，如图3-7。

图3-7 调用发送指令

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S7-1200F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261（DEC），如下图2-18

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。

  1. 同样在S7-1500F系统常量表中找到与S7-1200F CPU通信数据区的硬件标识符填写在LAADR，DP_DP_ID参数与S7-1200F侧参数对应。如图3-8，3-9。

图3-8 发送LADDR填写

图3-9 发送和接收的DP_DP_ID参数要一致

  1. 将两个PLC的程序进行编译，然后下载到PLC。

  2. 使用监控表监控测试结果，S7-1500F通过SENDDP指令将M100.0——M101.7 和MW102、MW104发送，S7-1200F通过RCVDP指令接收数据放置在建立的DB3中，如图3-10。

    图3-10 监控结果