通过PN耦合器实现F-CPU之间安全相关的控制器与控制器通讯

1、概述

与在标准系统中一样，在 S7 分布式安全系统中具有 PROFINET 接口的安全 CPU 之间可以进行安全相关的通信。通信通过两个安全应用程序块进行，即F_SENDDP 块用于发送数据，而 F_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。

2、安全相关的 PN 控制器之间通信

在本例程中，将CPU319F-3PN/DP作为一个PROFINET 控制器，CPU 315F-2PNDP 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。

2.1示例所使用的软硬件环境

• STEP7 V5.5 SP2
• STEP7 Distributed Safety V5.4 SP5
• CPU319F-3PN/DP V3.2 订货号6ES7 318-3FL01-0AB0
• CPU315F-2PN/DP V2.6订货号6ES7 315-2FH13-0AB0
• PN/PN Coupler 订货号 6ES7 158-3AD00-0XA0 V1.0

测试目的：通过PN/PN Coupler实现控制器和控制器的F-CPU之间的安全相关的通讯，使用F应用程序块FB223“F_SENDDP”进行发送，用FB224“F_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。要注意的是必须在安全程序开始时调用 F_RCVDP，F_SENDDP必须在安全程序结束时调用

2.2硬件配置

1）打开 STEP7 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）插入 S7-300 站，将名字修改为：CPU315F-2PNDP。如图2-2

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CPU315F-2PNDP，拖入到项目中，如图2-3

图 2-3 硬件组态

4）设置IP地址及工业以太网网络，如图2-4

图 2-4 分配IP地址及网络

5）分配 PROFINET IO 网络，如图2-5

图 2-5 设置DP

6）组态 PN/PN COUPLER X1，并分配 参数，如图 2-6

图2-6 组态 PN/PN coupler

7）PN/PN coupler 模板介绍，图2-7

图2-7 PN/PN Coupler产品外观

① PROFINET IO 网络1                                       ⑥ PROFINET IO 网络1的状态灯

② PROFINET IO 网络2                                       ⑦ PROFINET IO 网络2的状态灯

③ 电源连接1及指示灯                                         ⑧ PROFINET IO 网络1的MAC地址

④ 电源连接2及指示灯                                         ⑨ PROFINET IO 网络2的MAC地址

⑤ PROFINET IO 网络1和2的诊断指示灯          ⑩ MMC卡插槽

注意：PN/PN Coupler V1.0 需要使用MMC卡存储Device name，只需要一张。(以后 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，如图2-8所示。

更多详细信息，请参阅　PN/PN Coupler 手册，链接地址如下：

http://support.automation.siemens.com/CN/view/en/35837658

图2-8 PN/PN Coupler数据对应方式

8）组态 IO 数据区域，如图 2-9

图2-9PN/PN coupler数据组态

9）分配 Device Name 如图 2-10

图 2-10 分配Device name

10）最终组态结果 如图 2-11

图2-11 正确组态数据

11）在设置CPU保护等级 和激活安全程序选项，之后打开 F 参数页面，根据提示安全程序密码，本例中密码为：1111，图2-12

图 2-12 激活安全程序

12）设置安全程序密码，如图2-13

图 2-13 设置安全程序密码

13）点击“保存和编译”。编译时需要输入安全程序密码。此例密码为：1111，如图2-14

图 2-14 保存和编译

14）在将编译没有错误的程序，下载到PLC，如图2-15。CPU319F组态过程与CPU315F安全相同，仅在PN/PN Coupler的对应关系处有一定区别。组态CPU319F，并编译下载。

图 2-15 下载

2.3 通讯编程及测试

1）在插入 “ F-FC”或F-FB。右键 选择 插入新对象—》功能或功能块或数据块，如图2-16

图 2-16 插入 F-FC

2）在F-FC 功能设置页面。创建语言选择：F-LAD,点击 “确定”，如图2-17

图 2-17 选择编程语言 F-LAD

3）调用 FB224 数据接收功能块。照图填写。注意：F程序，必须先接收，再发送，即网络1为接收功能块，如图2-18

图 2-18 接收块程序

FB 224说明

4）调用 FB223 数据发送功能块。照图填写。注意：F程序，必须先接收，再发送，即网络1为接收功能块，如图2-19

图2-19 发送块程序

FB223 功能说明

5）插入 相应OB组织块，方法同插入功能一样，并下载到PLC，如图2-20

图 2-20 插入OB块

6）打开安全程序页面，如图2-21

图 2-21 安全程序

7）定义安全运行组，如图2-22

图 2-22 定义安全程序组

8）安全认证签名，1.编译  2.符号代码 3.下载到PLC内，如图2-23

图 2-23 安全程序编译和下载

9）OB 35内调用 FC10,并将OB35下载到PLC，如图2-24

图 2-24 FC10调用

以上所有过程和程序 CPU319F与CPU315F均需要编写

10）测试结果，通过 MPI监控同时监控两台设置。如图2-25

图 2-25 正常通讯

11）故障测试，包括CPU停机 断线等故障，示例：CPU315F停机，如图2-26

图 2-26 CPU315F停机

12）故障恢复。1.CPU上电 2. 请求重新建立连接 3. 设置连接触发位 4. 数据重新传送，如图2-27

图 2-27 重新建立连接

13）PN总线中断。恢复方法同上，如图2-28

图 2-28 PN总线中断

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