S7-1200F CPU和S7-1500F CPU实现安全相关控制器与控制器通讯的配置例程

tia portal中s7-1200f cpu和s7-1500f cpu实现安全相关控制器与控制器通讯的配置例程 在tia安全系统中s7-1500f和s7-1200f 的profinet接口之间可以借助 pn/pn coupler 模块进行控制器与控制器之间的安全相关的通信。通信通过两个安全应用程序块进行,即senddp块用于发送数据,而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。
在本例程中,将cpu1511f-1pn作为一个profinet 控制器,cpu1215fc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。
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 v2.0 订货号 6es7 511-1fk01-0ab0
cpu1215fc v4.2订货号6es7215-1hf40-0xb0 注意:从固件版本v4.2版本开始的s7-1200f cpu才支持安全相关的通信。
pn/pn coupler v3.0 订货号6es7158-3ad00-0xa0
通过pn/pn coupler 实现控制器和控制器的f-cpu之间的安全相关通信,使用f应用程序块senddp进行发送,用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,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      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       
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  
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  
在“网络视图”中,组态pn/pn coupler x1,如图2-4。
图2-4 组态pn/pn coupler  
将pn/pn coupler x1分配给io控制器,并进入设备试图分配参数,如图2-5,2-6。
图2-5 分配pn coupler控制器
图2-6 设置ip地址和设备名称  
pn/pn coupler 模块的介绍,如图2-8。
图2-7 pn/pn coupler模块面板图
注意:
pn/pn coupler v1.0 需要mmc卡存储 device name,只需要一张。(v1.0以后的产品不需要 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。
更多详细信息,请阅读 pn/pn coupler 手册,链接地址如下:https://support.industry.siemens.com/cs/cn/en/view/35837658
分配io通讯区域,通过pn/pn coupler 安全通讯的数据地址区定义规则为,发送方:12 字节输出 / 6 字节输入;接收方:12 字节输入 / 6 字节输出。建立了两条传输,先发送,再接收,图2-8。
图2-8 组态io区域  
按照上述的方法,组态s7-1215fc的cpu,同时将pn/pn coupler x2挂成io设备,分配设备名称,最终的组态结果,如图2-9。
注意:通讯双方的传输条目要匹配,发送对接收,接收对发送。
图2-9 双方的io组态数据
图2-10 进入分配设备名称界面
图2-11 更新列表
图2-12 分配名称
图2-13 分配设备完成
将两个安全cpu都编译下载后,还需要在线分配pn coupler设备名称后profinet通信才能正常。以s7-1500f侧操作为例,如图2-10 - 2-13。
同样在s7-1200f侧对pn coupler x2接口在线分配设备名称,完成后网络视图在线后状态显示通信正常,如图2-14。
图2-14 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。
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  
添加f-db,用于rcvdp和senddp指令输出变量接口连接,如图3-2。
图3-2 发送/接收f-db建立变量  
打开“程序块”下面的“main_safety_rtg1”(fb1),调用rcvdp数据接收功能指令。
注意:f通讯程序,必须先接收,再发送,即网络1为接收功能指令,如图3-3所示。
图 3-3 插入接收功能指令rcvdp  
接收功能指令rcvdp管脚定义,图3-4所示。
图3-4 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277(dec),如下图3-5
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。 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3-5 rcvdp中laddr管脚的填写  
在网络2中,调用senddp数据发送功能块,注意参数dp_dp_id和laddr参数的填写,图3-6,3-7。
图3-6 senddp指令程序
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f_senddp和f_rcvdp之间的关联值,确认发送和接收的对应关系,示例中是2,与s7-1500f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278(dec),如下图3-7
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连接。
图3-7 senddp中laddr管脚  
在s7-1500f侧,同样在“main_safety_rtg1”(fb1)中,新建f-db,编写接收和发送程序,如图3-8。
图3-8 1500f侧发送/接收f-db  
参照s7-1200f侧在“main_safety_rtg1”(fb1)中调用接收和发送程序,填写laddr参数,同时注意两个plc的发送和接收程序的dp_dp_id参数之间的匹配关系。
图3-9 1500f侧rcvdp指令程序
图3-10 1500侧senddp指令调用  
将两个plc的程序进行编译,然后分别下载到plc。
使用监控表监控测试结果,s7-1200f通过senddp指令将m100.0,m101.1 和mw102、mw104发送,s7-1500f通过senddp指令将m200.0,m200.1和mw202、mw204发送如图3-11。
图3-11 监控结果


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