S7 Distributed Safety 使用入门

1 概述

具有 PROFINET 接口的安全 CPU 可以连接配置了安全输入输出模块的 ET200S 从站实现安全相关的功能。本实例介绍了从建立项目开始，到在硬件组态中进行网络连接，在线分配从站的设备名，设置模块的F 目标地址，建立安全运行组，编写安全程序，直至模块去钝化一个安全项目的全完整过程。

2 设备硬件配置过程

在本例程中，将CPU 317F-2PN/DP 作为Profinet 控制器，ET200S 作为 IO 设备。

2.1 示例所使用的软硬件环境

• STEP7 V5.5 SP4
• STEP7 Distributed Safety V5.4 SP5 Upd1 （S7 F ConfigurationPack V5.5 SP12）
• CPU317F-2PN/DP V3.2 订货号 6ES7 317-2FK14-0AB0
• IM 151-3PN HF 订货号 6ES7 151-3BA23-0AB0
• ET200S PM-E 订货号 6ES7 138-4CA01-0AA0
• ET200S F-DI 订货号 6ES7 138-4FA05-0AB0
• ET200S F-DO 订货号 6ES7 138-4FB04-0AB0

2.2 硬件配置

1) 点击“新建项目”输入项目名称（CPU317F_ET200S），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 S7-300 站，将名字修改为：CPU317F；如图2-2 所示。

图 2-2 插入站

3) 双击硬件组态配置界面，从右侧产品列表中找到CPU317F-2PN/DP，拖入到项目中。如图2-3 所示。

图2-3 硬件组态

4) 双击CPU 硬件组态，在CPU 属性页面中设置 CPU 密码保护及安全程序密码，如图 2-4，2-5 所示。

图2-4 设置CPU 密码

图2-5 设置安全密码

5) 设置IP 地址及工业以太网网络（通过以太网编程下载），如图2-6 所示。

图2-6 分配IP 地址及网络

6) 创建Profinet IO 系统总线，如图2-7 所示。

图2-7 创建Profinet IO 系统总线

7) 从右侧产品列表中找到IM151-3 PN HF V7.0，拖入到PROFINET IO 总线上，如图2-8 所示。

图2-8 添加ET200S 站点组态

8) 为 IM151-3 PN HF 分配 IP 地址，首先双击 IM151 站点，在属性页面中点击“Ethernet” 按钮，在接口属性页面中修改IP 地址为“192.168.0.151”，如图2-9 所示。（绿色方框 中的名称作为后面章节要用到的ET200S 站 Device Name）

图2-9 分配IM151-3 PN HF 的IP 地址

9) 在ET200S 站点中组态电源、F-DI 和F-DO 模块，如图2-10 所示。

图2-10 添加ET200S 站点模块

安全模块硬件拨码开关需要与F-DI/DO 模块组态设置的F 目标地址保持一致，本例中F-DI 的安全目标地址设为1，F-DO 设置为2，如图2-11/12 所示。

图2-11 F-DI 模块F 地址设置

图2-12 F-DO 模块F 地址设置

注：在安装 F-I/O 之前，您必须通过 DIP 开关设置 F-I/O 上的 F_destination_address，开关在模块的侧面。

10) 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，下载硬件组态， 如图2-13 所示。

图2-13 编译并下载硬件组态

点击“OK”按钮后，在选择节点地址对话框中点击“Update”按钮，在“Accessible Nodes”中选中已找到设备，点击“OK”按钮进行硬件组态下载，如图2-14 所示。

图2-14 选择在线目标CPU

点击“OK”后，确认下载硬件和离线CPU 信息，如图2-15 所以。

图2-15 CPU 信息确认

下载完成后，系统提示是否需要启动CPU，点击“Yes”后CPU 将进入RUN 模式，如图2- 16 所示。

图2-16 启动CPU

11) 分配ET200S 设备名称，首先在硬件组态中选中IM151 站点，然后点击菜单栏“PLC” 选项下面的“Ethernet”中的“Assign Device Name…”，如图2-17 所示。

图2-17 分配设备名称1

在弹出的新对话框中选择待分配的设备名称“IM151-3PN”（图2-9 中绿色方框为IM151- 3PN 的设备名称），然后选中目标设备的MAC 地址，点击“Assign name”按钮分配设备 名称，如图2-18/19 所示。

图2-19 分配设备名称后

3 软件编程

现在通过一个程序实例来了解安全程序的配置过程，实现安全停车功能。当没有急停信 号时，指示灯L1 点亮；当急停信号到来或急停信号故障时，指示灯L1 熄灭。当急停信号 离去或故障恢复时，应答请求ACK_REQ 变为1，再经过开关S2 确认后，指示灯L1 重新 点亮。

硬件接线：

从站 F-DO 模块：DO0 接指示灯L1，点亮时表示电机M1 处于工作状态。
从站F-DI 模块：DI0/4 接1oo2 equivalent 开关S1；DI1/5 接1oo2 equivalent 开关S2。 S1 为急停开关，S2 为故障确认开关。

1) 创建安全组织块OB35，在STEP7 项目界面，Blocks 目录下空白处点击鼠标右键选择 “insert New Object”中的“Organization Block”选项，如图3-1 所示。

图3-1 创建安全组织块

在弹出的对话框中将“Name”改为OB35，点击OK，如图3-2 所示。

图3-2 修改名称

2) 创建FC1 功能，使用上面同样的方法，如图3-3 所示。

图3-3 创建FC1

在弹出的对话框中将“Name”改为FC1，“Created in Language”改为F-CALL，点 击OK，如图3-4 所示。

图3-4 修改名称和语言

3) 创建安全主程序块FB1,，使用上面同样的方法，如图3-5 所示。

图3-5 创建FB1

在弹出的对话框中将“Name”改为FB1，“Created in Language”改为LAD，点击 OK，如图3-6 所示。

图3-6 修改名称和语言

4) 创建安全运行组，在STEP 7 主界面点击安全编辑器按钮，在弹出的界面中点击 “Runtime groups”按钮，在新界面中点击“New”按钮，在弹出的界面中手动添加I-DB 的块号，本例为DB1，如图3-7 所示。

图3-7 创建安全运行组

5) 在OB35 中调用F-CALL，如图3-8 所示。

图3-8 调用F-CALL

6) 打开FB1，编写安全程序；在安全程序库中调用FB215 急停功能程序块，E_STOP 管 脚填写开关S1 的硬件地址I11.0，ACK 管脚填写开关S2 的硬件地址I11.1，Q 管脚填 写指示灯L1 的硬件地址Q17.0，ACK_REQ 为请求复位状态，分配地址M0.0 进行监控，如图3-9 所示。（由于FB215 后台需要用到FB186 F_TOF，故用户需手动在程序中调 用FB186 后，再将其删除即可）

图3-9 安全主程序

7) 打开安全编辑器，点击“Compile”按钮编译安全程序；然后点击“Download”按钮， 进行下载，如图3-10 所示。

图 3-10 安全程序编译并下载

8) 打开安全程序块FB1，点击监控按钮，急停信号I11.0 为1，表明没有按下急停按钮，故输出Q 为1，驱动电机运行，如图3-11 所示。

图3-11 急停程序块

4 安全模块钝化及去钝

4.1 模块钝化

在图3-11 状态下，急停信号的双通道其中一路信号丢失，导致通道差异，安全模块会 自动检测到外部信号错误，并使模板钝化，此时安全模块SF 指示灯会变亮，S1 开关输 入状态变为0（保持安全值输入）。这时Q 点输出变为0，电机M1 停止工作。

1) 通过直接读取安全模块的诊断信息，可获取错误信息，如图4-1 所示。

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 来读取模块的工作状态。本例中 该F-I/O DB 为DB1092，通过观察PASS_OUT 和QBAD 的位状态，可知模块已经钝 化，如图4-2 所示。

图4-2 模块F-DB 状态—故障

4.2 模块去钝化

1) 现在恢复S1 开关故障通道DI4 输入的接线，请求应答信号ACK_REQ 变为1，表示请求去钝，如图4-3 所示。

图4-3 模块F-DB 状态—故障恢复请求

2) 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S1 的 外部输入值的状态。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。

图4-4 去钝操作

3) 当 M0.6 上升沿触发后，去钝完成，模块恢复正常，但急停程序块还需要进行软件复位， 此时FB215 的输出管脚ACK_REQ 为1，表示程序块请求去钝化，如图4-5 所示。

图4-5 程序块请求去钝

4) 去钝FB215 功能块，只需提供输入管脚ACK 一个上升沿信号即可，本例中I11.1 输入为1 后，在I11.0 急停按钮正常状态下，Q17.0 恢复输出，如图4-6 所示。

图4-6 程序块去钝完成

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