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TIA Portal中S7-1500F CPU与ET200SP安全模块的配置例程
ET200SP 分布式 IO 系统除 ET200SP 标准模块外，还包含故障安全模块。具有 PROFINET接口的安全 CPU 与配有故障安全模块的 ET200SP IO设备可以实现安全功能。配置过程与标准系统中一样，通过在硬件组态中进行网络连接，并在在线状态下分配从站的设备名称。ET200SP上的故障安全模块还需要在线分配安全目标地址。
在本例程中，将CPU 1511F-1PN 作为 IO 控制器，ET200SP 作为 IO 设备，在上面配置安全IO模块，通过两个设备的 PN 口进行连接。
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 V2.1 订货号 6ES7 511-1FK01-0AB0
IM155-6 PN ST V3.3 订货号 6ES7 155-6AU00-0BN0
ET200SP DI 订货号 6ES7 131-6BF00-0CA0
ET200SP F-DI 订货号 6ES7 136-6BA00-0CA0
ET200SP F-DO 订货号 6ES7 136-6DB00-0CA0
2 硬件配置
点击“新建项目”输入项目名称（CPU1511F_ET200SP）点击“OK”，完成项目创建， 如图2-1所示。
[img=546.010009765625,269.0]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3ib0XHKVvfPUu4EPVyIfcgJZFwzvSu0HI9bVSxfDGbq2rdlxeeU6PHXg/640?wx_fmt=png&random=0.09174354565738496&random=0.4851974461599198[/img]
图 2-1 创建项目
插入 S7-1500站，将名字修改为：CPU1511F；并选择固件V2.1版本，如图2-2所示。
[img=522.010009765625,471.010009765625]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3rw2K89mXYySCdIiao07oWvia770UhqJzLmjMd2ibIr88reTbKNYxKyAgw/640?wx_fmt=png&random=0.025490149950123886&random=0.03148627554284156[/img]
图 2-2 插入站
在项目树中双击“Safety Administration”功能，在右侧页面中使能安全密码保护并设置安全程序密码，如图2-3所示。
[img=549.8699951171875,184.92999267578125]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3gFJ3Bkxqw7RibcO8VhnmESOyn2yqq2iaicibu3tqK8zTWIkr1Cbv3yBic7g/640?wx_fmt=png&random=0.14969518392240455&random=0.5003586952464163[/img]
图2-3 设置CPU密码
在设备组态中双击CPU的以太网口，选择属性页面中的以太网地址设置IP地址（通过以太网编程下载），如图2-4所示。
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图2-4 设置IP地址
进入网络视图，从右侧产品列表中找到IM155-6 PN ST V3.3，如图2-5所示。
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图2-5 选择ET200S站点
拖入IM155-6 PN到网络视图中，如图2-6所示。
[img=566.4600219726562,174.03997802734375]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3v8sEFppRKCNrQv0XPkicZ3w6HCMtYnHk7bd20nhYDngsW8S8VXr2b8w/640?wx_fmt=png&random=0.9999941733035456&random=0.5911777315373621[/img]
图2-6 拖拽ET200SP 站点到网络视图
拖拽CPU1511F的以太网口到IM155-6 PN的以太网口，建立网络连接，如图2-7所示。
[img=519.010009765625,273.0]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3VS9niaG6LbiblxIpgBJDbFNsp2N9ia3ul5aQ2w0rD8AmqUSSIVFibicAnEQ/640?wx_fmt=png&random=0.6526149211655696&random=0.5713872097423067[/img]
图2-7 建立ET200S网络连接
为IM155-6 PN分配IP 地址，首先在上图中双击IM155站点进入设备视图，在属性页面中点击“以太网地址”选项，在右侧页面中修改IP地址为“192.168.0.155”，如图2-8所示。（绿色方框中的名称作为后面章节要用到的ET200SP站 Device Name）
[img=549.4400024414062,466.58001708984375]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3K57loOB4icNUXgjh2FmD0UQpdry3QibJb4kOFhibFanb5I2pl3QZn12jA/640?wx_fmt=png&random=0.9979726856496733&random=0.1753241019087719[/img]
图2-8 分配IM155-6 PN ST 的IP 地址
在ET200SP站点中组态DI、F-DI和F-DO模块，根据使用需求设置相关参数，主要参数的含义说明可以参考本文档第2章。如图2-9所示。
[img=548.760009765625,214.25]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3Wmbxdc7TF9CIFaqSSGYG1KL6YIibBrwUOtib4bG6Q4nsCAcyb1FSRLLg/640?wx_fmt=png&random=0.337183005284559&random=0.26283705138020474[/img]
图2-9 添加ET200SP 站点F-IO模块
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，在弹出的“扩展的下载到设备”窗口中，选择“接口/子网的连接”类型为 PN/IE_1，点击“开始搜索”按钮，在“选择目标设备”中选中已找到设备，点击“下载”按钮进行硬件组态下载，如图2-120示。
[img=555.5999755859375,390.1199645996094]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3dtdiba0aECuFicqg4BoQVxpfrVqk60jhvrGTcBFhHQu896ZRnDnAqrgA/640?wx_fmt=png&random=0.05507143177236595&random=0.3313139954035058[/img]
图2-10 编译并下载硬件组态
在弹出的下载预览窗口中，选择“全部停止”动作，点击“装载”按钮，勾选“全部启动”选项，点击“完成”后CPU将进入RUN模式，如图2-11/12示。
[img=555.780029296875,275.4599914550781]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3AuAicBG5glHRopXFtIkAzhy75NIDej9ibKgNE5yb5AdgVycWKnp9AcWA/640?wx_fmt=png&random=0.5752264014639428&random=0.4010857870820437[/img]
图2-11 停止全部模块
[img=561.6099853515625,146.86001586914062]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3bfjhIP8WeDgDEgh9dtIODuLibt7EGe2TfXqRXgMtQh6R9TBMFYHIV0g/640?wx_fmt=png&random=0.19182070170113996&random=0.13679195264130017[/img]
图2-12 启动CPU
PROFINET IO通信建立之前需要分配ET200S站点的设备名称，首先在网络视图中选中IM155-6站点，点击鼠标右键中“分配设备名称”，如图2-13所示。
[img=547.0499877929688,459.1400146484375]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP31AX9IXwyx0ZHGjBwyV4xrZUqp3XnVHsrbCAVxq3WwvX6ay0d5aicHfQ/640?wx_fmt=png&random=0.9716074889915187&random=0.5287958099330126[/img]
图2-13 分配设备名称
在弹出的新对话框中选择待分配的设备名称“io device_1”（图2-8中绿色方框为IM155-6PN的设备名称），点击“更新列表”按钮，然后选中目标设备的MAC地址，点击“分配名称”按钮即可，如图2-14/15所示。
[img=563.97998046875,342.57000732421875]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3I2As1CqugPSP5C4eTAwM7oWiaGib56cBRJ0IibHeXkpldvBLRKMjNiatcw/640?wx_fmt=png&random=0.27930564346134257&random=0.5617497170267425[/img]
图2-14 分配设备名称前
[img=573.8300170898438,344.80999755859375]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3zRDxrXskpNBAsrnyyRVWvwytIZvYa9Gm3nqKQdaVg5g8yA2wyNTDzg/640?wx_fmt=png&random=0.5400731812582384&random=0.6044868911528638[/img]
图2-15 分配设备名称后
分配完设备名称后,CPU1511F与ET200SP站点的PROFINET通信建立，接下来需要在线分配安全模块F目标地址。首先在网络视图中选中IM155站点，点击鼠标右键中“分配Profisafe地址”，如图2-16所示。
[img=547.719970703125,378.510009765625]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP3hic6KXsKCyzgqTtIeGFhpyxQ6uErsw2wg4r7zVZYBVCmrgtjIDK9xfQ/640?wx_fmt=png&random=0.3171547190063715&random=0.5546385760202586[/img]
图2-16 分配Profisafe地址
在弹出的新对话框中，勾选带有黄色标签的安全模块，点击“Identification”按钮，这时相应模块上的所以指示灯一起闪烁，确认没有错误后勾选右侧确认的框，点击“Assign PROFIsafe addr...”按钮。分配成功后，安全模块状态栏显示‘Assigned’，如图2-17/18所示。
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图2-17 分配Profisafe地址步骤
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图2-18 分配Profisafe地址后
3 软件编程
STEP7 V14中创建和编写安全程序的过程与标准程序几乎相同。 可使用 F-FBD 或 F-LAD 编程语言编写故障安全 FB 和 FC 程序，使用 F-DB 编程语言创建故障安全 DB。 STEP7 Safety Advanced V14提供了一些典型的可在安全程序中使用的故障安全应用程序块。 编译安全程序时，将自动执行安全检查，并插入用于错误检测和故障响应的其它故障安全块。 这将确保可以检测到故障和错误，并触发适当的响应，以使 F 系统保持在安全状态或进入安全状态。 除安全程序之外，标准用户程序也可以在 F-CPU 上运行。
在项目编译完成后，系统会自动生成安全主程序块，如图3-1所示。
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图3-1 系统自动创建的安全程序块
打开安全主程序块FB1，在右侧安全功能库中调用ESTOP1急停功能块，E_STOP输入管脚填写急停开关的硬件地址I0.0，ACK管脚填写故障复位开关的硬件地址I0.1，Q管脚填写Q6.0，ACK_REQ为请求复位状态，分配地址M0.0进行监控，如图3-2所示。
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图3-2 调用ESTOP1
点击“编译”按钮，无错误后点击“下载”按钮，在弹出的对话框中选择“全部停止”动作，如图3-3所示。
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图 3-3 安全程序编译并下载
打开安全程序块FB1，点击监控按钮，急停信号I0.0为1，表明没有按下急停按钮，故输出Q为1，如图3-4所示。
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图3-4 急停程序块
4 模块钝化和去钝
安全IO模块在使用过程中如果检测到故障会进入钝化状态。
如下图4-1 就是一个双通道1oo2评估的急停按钮其中一路信号断线后模块诊断缓冲区的信息。安全输入模块检测到通道差异错误，具体通道号0和模板钝化，此时安全模块SF指示灯会变亮，安全程序中输入地址状态变为0（保持安全值输入）。
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图4-1 模块诊断信息
在程序中，可以通过访问该安全信号模块的F-I/O DB来读取模块的钝化状态。本例中该F-I/O DB为DB30002,通过观察PASS_OUT和QBAD的位状态，都为true可知模块已经钝化，如图4-2所示。
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图4-2 模块F-DB状态—钝化
当导致安全模块钝化的故障（急停按钮开关故障通道DI4输入的接线恢复），F-IO DB中的请求应答信号ACK_REQ变为1，表示故障已经解除请求去钝，如图4-3所示。
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图4-3 模块F-DB状态—请求去钝
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I0.0的输入值状态。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。 当M0.6上升沿触发后，去钝完成，模块恢复正常。
[img=571.010009765625,144.1300048828125]https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/T0TweuKljibV3BGHjGY9xomKW8ZPVYkP35vMibkjL7PzUtdBRZhTaOkpbUicjSIsYiaialjIBbRG5zaejt7ccKBxpyA/640?wx_fmt=png&random=0.6688420011868339&random=0.9314916014421171[/img]
图4-4 去钝操作
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