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故障安全的共享设备
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- 概述
大型或分布较广的分布式系统经常使用数量众多的 IO 控制器。
不使用“共享设备”功能的话,I/O 设备的每个 IO 模块都会分配给同一个 IO 控制器。
“共享设备”功能允许 IO 设备的模块或子模块分配给不同的 IO 控制器。这充分体现了灵活的自动化理念,并节省了相关的接口模块、IO模块与网线。例如,可以将多个邻近的 I/O 模块组合到一个 IO 设备中,该IO设备可以同时与多个(2-4)IO控制器同时通信,如图1-1所示。
图1-1 共享设备
- PROFINET
- 逻辑关系
如果IO设备包含多个F-IO模块,同样可以将不同的F-IO模块分配给不同的F-CPU,实现故障安全的共享设备功能,本文即介绍该功能的实现过程。
本例中使用的
硬件:
CPU 1511TF V2.9.2
CPU 1214FC DC/DC/DC V4.5.1
ET200SP IM155-6PN/2 HF V4.2
ET200SP F-DI 8x24VDC HF
ET200SP F-DQ 4xDC 24V/2A V2.0
软件:
TIA PORTAL V17
2. 共享设备组态过程
2.1 基本组态操作
首先打开TIA PORTAL软件,添加两个CPU,分别设置IP地址,将这两个CPU的以太网接口设置在不同子网,如图2-1所示。注意两个CPU的IP地址在同一网段。
图2-1 组态CPU
之后从右边硬件目录找到并将ET200SP 接口模块添加至网络视图,本例中使用的模块在如图2-2所示的红框位置。
图2-2 添加模块
添加接口模块以后,在该接口模块属性中进行相关的设置,如图2-3,2-4所示。
图2-3 设置以太网接口
- 左键单击“以太网地址”
- 设置接口模块IP地址,确保和两个CPU设置在同一网段
- 取消激活“自动生成PROFINET设备名称”
- 设置使用的PROFINET设备名称,本例中为“sharedevice”
图2-4 设置IO周期
- 左键单击“高级选项”
- 左键单击“实时设定”
- 左键单击“IO周期”
- 此处修改为1,即代表设备共享给2个IO控制器,如果选2则共享给3个IO控制器,如果选3则共享给4个IO控制器
- 此处保持自动计算更新时间
- 此处保持看门狗时间
没有特殊需要,⑤⑥保持不变。
将需要的F-IO模块配置在接口模块后面,注意所选的模块底座颜色,如图2-5所示。
图2-5 组态IO
在网络视图,将刚刚组态的IO设备复制出一个完全相同的IO设备,如图2-6所示。
图2-6 复制IO设备
- 右键单击选中整个IO设备
- 左键单击复制、粘贴出第二个IO设备
之后将两个IO设备分别分配给两个CPU。如图2-7所示。
图2-7 分配控制器
然后对分配给PLC_1的IO设备属性进行共享设备访问权的设置,如图2-8所示。
图2-8 IO设备访问权
- 左键单击“模块参数”
- 左键单击“Shared Device”
- 如图所示设置访问权,在F-DQ处选择“-”,其他均选择“PLC_1”,这意味着接口模块以及F-DI的模块的控制访问权属于PLC_1
而对分配给PLC_2的IO设备属性进行共享设备访问权的设置与图2-8相反,只将F-DQ处选择“PLC_2”,其他均选择“-”,如图2-9所示。这意味着PLC_2只对F-DQ模块有控制访问权。
图2-9 IO设备访问权
分别检查两个CPU生成的FIO DB,也可以验证组态成功,如图2-10红框所示,左边PLC_1访问F-DI模块,右边PLC_2访问F-DQ模块。
图2-10 检查FIO DB
然后对两个IO控制器的发送时钟设置进行检查,确保设置相同,如图2-11所示。
图2-11 检查发送时钟
- 左键单击“PROFINET接口[X...]”展开
- 左键单击“高级选项”展开
- 左键单击“实时设定”展开
- 左键单击“IO通信”
- 确保发送时钟设置相同
最后确保图2-7中复制后的IO设备和原始组态的IO设备,设备名称与IO地址相同。
2.2 调试过程
将两个CPU和一个IO设备安装好,并置于同一个网络下,组态编译下载至两个CPU。下载过后,此时两个CPU以及IO设备均处于报警状态,因为没有分配设备名称与模块的Profisafe 目标地址。
首先分配IO设备的设备名称,如图2-12所示点击红框按钮。
图2-12 分配名称
在弹出页面对名称进行分配,如图2-13所示。
图2-13分配名称
- 选择待分配设备的设备名称,本例中只有一个IO设备只需使用默认选择
- 设置“PN/IE”
- 选择使用的电脑网卡
- 左键单击“更新列表”按钮
- 等待片刻,这里显示搜索到的设备,此时只有一个还没有名称和IP的IO设备
- 如果搜索到同一类型的多个IO设备,可以通过激活“闪烁LED”的方式确定哪个是需要分配的硬件设备
- 左键选择待分配的IO设备,然后左键单击“分配名称”按钮,分配成功后,显示如图2-14所示
图2-14分配成功
分配设备名称后,需要分配安全模块的Profisafe目标地址。与通常的分配不同,因为两个F-IO分属两个不同的控制器,所以无法一次同时分配两个模块的地址。
首先对IO设备的F-DI模块进行Profisafe目标地址的分配,该模块由PLC_1控制,所以需要对属于PLC_1的IO设备操作,如图2-15所示。
图2-15分配Profisafe目标地址
- 右键单击该IO设备
- 在弹出菜单左键单击“Assign PROFIsafe address”
之后弹出窗口,如图2-16所示操作。
图2-16 识别
- 选择待分配的模块,此时发现F-DQ无法选择,因为该模块属于另一控制器
- 左键单击“Identification”按钮
- 等待片刻,这里显示“unassigned”,即还没有分配
- 选择已识别的待分配的模块
- 左键单击“Assign PROFIsafe addr...”按钮,之后弹出如图2-17所示的对话框,在一分钟内左键单击“Yes”按钮
图2-17 确认分配对话框
分配成功后,如图2-18所示。
图2-18 分配成功
同样操作再对IO设备的F-DQ模块进行Profisafe目标地址的分配,该模块由PLC_2控制,所以需要对属于PLC_2的IO设备操作,如图2-19所示。
图2-19 分配Profisafe目标地址
- 右键单击该IO设备
- 在弹出菜单左键单击“Assign PROFIsafe address”
之后弹出窗口,如图2-20所示操作。
图2-20 识别
- 选择待分配的模块,此时发现F-DI无法选择,因为该模块属于另一控制器
- 左键单击“Identification”按钮
- 等待片刻,这里显示“unassigned”,即还没有分配
- 选择已识别的待分配的模块
- 左键单击“Assign PROFIsafe addr...”按钮,之后弹出如图2-17所示的对话框,在一分钟内左键单击“Yes”按钮
分配成功后,如图2-21所示。
图2-21 分配成功
最后,当两个CPU都转至在线后,发现CPU与IO设备都处于正常状态,如图2-22所示。
图2-22 通信正常
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