西門子博途的安全編程設(shè)置實例分析

通過激光掃描器監(jiān)視可進出的生產(chǎn)區(qū)域。維修區(qū)則由安全門保護。??

①? 緊急停車?

②? 激光掃描器?

③? 安全門?

④? 帶有啟動和確認按鈕的控制面板?

進入生產(chǎn)區(qū)或打開安全門將使生產(chǎn)單元停車或關(guān)閉，類似于緊急停車。??

只有在緊急停車互鎖解除、安全門關(guān)閉以及激光掃描器未檢測到有人在保護區(qū)時，才可啟動系統(tǒng)。緊急停車已激活、安全門已打開或保護區(qū)做出反應(yīng)后，需要現(xiàn)場用戶確認才能重新開始生產(chǎn)。??

安全程序的編程?

成功完成組態(tài)后，您便可以編寫安全程序。?

在此入門指南中，故障安全塊將編程為具有緊急停車、安全門功能、反饋電路（作為存在錯誤接觸器時的重啟保護）以及重新集成的用戶確認。完成時，編譯安全程序并將其下載到 F-CPU 。?

在 PROFINET IO 上安裝?

ET 200SP? 接線概覽?

該入門指南基于以下接線：?

激光掃描器連接至外部傳感器電源。?

F- DI 8x24V DC HF 的接線?

F- DQ 4x24V DC/2A PM HF? 和 F-DI 8x24V DC HF 的接線?

硬件組態(tài)?

在帶有 STEP 7 Safety V17 的 STEP 7 Professional V17 中組態(tài)：??

?? 一個 CPU 1516F -3 PN/DP?

?? 一個 ET 200SP 分布式 I/O ?系統(tǒng)，其中包含：?

–? 一個接口模塊 IM155 -6 PN ST FM V1.1 及更高版本?

–? 兩個用于連接緊急停車開關(guān)的 ET 200SP? 故障安全數(shù)字量輸入模塊，用于監(jiān)視安全門的位置開關(guān)、激光掃描器、用戶確認、反饋電路和啟動?

–? 一個用于連接電機的 ET 200SP 故障安全數(shù)字量輸出模塊?

第 1 ?步：組態(tài) CPU ?1516F -3 PN/DP ?

在此步驟中，創(chuàng)建新項目，添加 F-CPU ，并為 F-CPU 分配參數(shù)。?

操作步驟?

1.? ?在 STEP 7 Professional V17? 的 Portal? 視圖中，創(chuàng)建一個名為“S7_Safety_V17_GS”的新項目?

2.? ?在“設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)”(Devices & networks) Portal? 中，使用“添加新設(shè)備”(Add new device). 添加一個 CPU ?1516F -3 PN/DP。?

結(jié)果：包含 CPU ?1516F -3 PN/DP ?的設(shè)備視圖打開。?

3. ??在 F-CPU ?的“屬性”(Properties) 區(qū)域，切換到“Fail-Safe ”區(qū)域。?

在此，您可以更改下列參數(shù)或接受默認設(shè)置：?

–? “ PROFIsafe? 起始地址”(Basis for PROFIsafe addresses)??

–? “ 該接口的 F-I/O? 的默認 F 監(jiān)視時間” (Def ault F-monitoring time for F-I/O of this?interface)?

4. ??在本示例中保留默認值。?

第 2 ?步：在 PROFINET ?子網(wǎng)上組態(tài) ET ?200SP 分布式 I/O ?系統(tǒng)?

在此步驟中，為 ET 200SP ?分布式 I/O ?系統(tǒng)和 PROFINET 子網(wǎng)組態(tài)接口模塊。?

1. ??在項目視圖中，單擊“網(wǎng)絡(luò)視圖”(Network view)? 選項卡。?

2. ??在硬件目錄的搜索域中輸入“IM155 -6 PN ”，按 [Enter] 鍵開始搜索。?

3.? ?在搜索結(jié)果中，單擊產(chǎn)品編號為 6ES71 55-6AU01 -0BN0? 的接口模塊?

4. ??在“Information”面板中，從“Version”下拉列表中選擇與接口模塊匹配的固件版本。?

5.? ?將產(chǎn)品編號為 6ES7155 -6AU01 -0BN0? 的接口模塊從“Catalog”窗格拖到網(wǎng)絡(luò)視圖的圖形區(qū)域。?

6.? ?在 IM155 -6 PN ST 的 PROFINET 接口上按住鼠標按鈕，并將 PROFINET 連接拖到右側(cè) F-CPU ?的綠色 PROFINET 接口。?

結(jié)果：在 F-CPU 和 IM155 -6 PN ST 之間自動創(chuàng)建了一個 PROFINET 子網(wǎng)。IP 地址和?PROFINET 設(shè)備名稱也會自動分配。?

第 3 ?步：組態(tài)用于連接緊急停車開關(guān)的 F-DI 模塊、位置開關(guān)和激光掃描器?

在此步驟中，組態(tài)用于連接緊急停車開關(guān)的故障安全數(shù)字量輸入模塊、用于監(jiān)視安全門的位置開關(guān)以及用于監(jiān)視入口區(qū)域的激光掃描器。?

操作步驟?

1. ??在網(wǎng)絡(luò)視圖的圖形區(qū)域，雙擊 IM155 -6 PN ST。?

結(jié)果：? IM155 -6 PN ST 在設(shè)備視圖中打開。?

2.? ?在 ET 200SP? 的設(shè)備視圖中，通過將 F-DI 8x24VDC HF? 故障安全數(shù)字量輸入模塊從硬件目錄拖到插槽 1 ?添加該模塊。?

3. ??選擇“屬性”(Properties) 選項卡中的“I/O ?地址”(I/O addresses)? 區(qū)域。?

在此示例中，將“起始地址”(Start address)? 參數(shù)設(shè)置為 0 。??

4. ??切換到“F-parameter”區(qū)域。在此，您可以更改下列參數(shù)，必要時可以應(yīng)用默認設(shè)置：?

–? “F-monitoring time”?

–? “F-destination address”?

–? “ Behavior after channel fault”?

–? “F-I/O DB -number”?

本示例中將保留 F 參數(shù)的默認設(shè)置不變。?

5. ??切換到“DI parameter”區(qū)域。?

為通道 2 ?和 6 ?禁用傳感器電源的“Short-circuit test ”參數(shù)。?

6. ??在本示例中，一個雙通道緊急停車開關(guān)將連接到通道 0? 和 4 。?

在“Channel parameter” 下進行下圖中所示的設(shè)置。將在 F 模塊中進行等效的 1oo2 評估。?

7. ??在本示例中，用于監(jiān)視雙通道安全門的位置開關(guān)將連接到通道 1 ?和 5 。?

在“Channel ?parameter” 下進行下圖中所示的設(shè)置。?

8. ??在本示例中，用于監(jiān)視可進出的入口區(qū)域的激光掃描器將連接到通道 2 ?和 6 。?

在“Channel parameter” 下進行下圖中所示的設(shè)置。?

9. ??通過取消選中“Activated”復(fù)選框，禁用未使用的 DI 通道 3 ?和 7 。?

結(jié)果?

故障安全 DI 模塊的組態(tài)現(xiàn)在已完成。?

第 4 步：組態(tài)用于連接電機的 F-DQ 模塊?

操作步驟?

1.? ?在 ET 200SP? 的設(shè)備視圖中，通過將 F-DQ 4x24VDC/2A PM HF 故障安全數(shù)字量輸出模塊從硬件目錄拖到插槽 2 ?添加該模塊。?

2. ??選擇“屬性”(Properties) 選項卡中的“I/O ?地址”(I/O addresses)? 區(qū)域。?

在此示例中，將“起始地址”(Start address)? 參數(shù)設(shè)置為 6 。?

3. ??切換到“F-parameter”區(qū)域。在此，您可以更改下列參數(shù)或接受默認設(shè)置：?

–? “F-destination address”?

–? “F-monitoring time”?

–? “ Behavior after channel fault”?

–? “F-I/O DB -number”?

本示例中將保留 F 參數(shù)的默認設(shè)置不變。?

4. ??轉(zhuǎn)至“DO 參數(shù)”(DO parameter)? 區(qū)域。?

在“Channel parameter” 下進行下圖中所示的設(shè)置。?

5. ??通過取消選中“Activated”復(fù)選框，禁用未使用的 DQ 通道 1 、2 ?和 3 。?

第 5 ?步：組態(tài)用于用戶確認、反饋電路和啟動的 F-DI 模塊?

操作步驟?

1.? ?在 ET 200SP? 的設(shè)備視圖中，通過將 F-DI 8x24VDC HF? 故障安全數(shù)字量輸入模塊從硬件目錄拖到插槽 3 ?添加該模塊。?

2. ??選擇“屬性”(Properties) 選項卡中的“I/O ?地址”(I/O addresses)? 區(qū)域。?

在此示例中，將“起始地址”(Start address)? 參數(shù)設(shè)置為 11。??

3. ??切換到“F-parameter”區(qū)域。在此，您可以更改下列參數(shù)，必要時可以應(yīng)用默認設(shè)置：?

–? “F-monitoring time”?

–? "F -destination address”?

–? “ Behavior after channel fault”?

–? “F-I/O DB -number”?

本示例中將保留 F 參數(shù)的默認設(shè)置不變。?

4. ??切換到“DI parameter”區(qū)域。?

為通道 3 ?和 7 ?禁用傳感器電源的“Short-circuit test ”參數(shù)。?

5. ??在本示例中，反饋電路將連接到通道 0 。?

在“Channel parameter” 下進行下圖中所示的設(shè)置。??

通過取消選中“ Activated”復(fù)選框，禁用通道 4 。?

6. ??在本示例中，用戶確認將連接到通道 1 。?

在“Channel parameter” 下進行下圖中所示的設(shè)置。??

通過取消選中“ Activated”復(fù)選框，禁用通道 5 。?

7. ??在本示例中，啟動將連接到通道 3 。?

在“Channel parameter” 下進行下圖中所示的設(shè)置。??

通過取消選中“ Activated”復(fù)選框，禁用通道 7 。?

8. ??通過取消選中“Activated”復(fù)選框，禁用未使用的 DI 通道 2 ?和 6 。?

9. ??通過將服務(wù)模塊從硬件目錄拖到插槽 4 ?添加該模塊。?

第 6 ?步：下載硬件配置?

操作步驟?

1. ??在項目樹中選擇該 F-CPU 。?

2.? ?在 F-CPU? 的快捷菜單中選擇“下載到設(shè)備 >? 硬件配置”(Download to device > Hardware?configuration)。如果尚未在線連接到 F-CPU ，用戶會被提示建立此連接。?

結(jié)果：? 硬件配置被編譯?！?加載預(yù)覽”(Load preview)? 對話框隨后出現(xiàn)。?

3. ??單擊“加載”(Load) 按鈕。?

結(jié)果：? 硬件配置被下載。??

4. ??“加載結(jié)果”(Load results) 對話框?qū)㈦S后顯示（如果適用）。接著單擊“完成”(Finish)? 按鈕。?

第 7 ?步：指定設(shè)備名稱?

簡介?

在此步驟中，為接口模塊指定有效的 PROFINET 設(shè)備名稱。F- CPU 的設(shè)備名稱在下載硬件配置時已指定。?

操作步驟?

1. ??切換到網(wǎng)絡(luò)視圖。?

2. ??從網(wǎng)絡(luò)視圖中選擇“PN/IE_1”子網(wǎng)。?

3. ??在快捷菜單中選擇“分配設(shè)備地址”(Assign device name)。?

結(jié)果：“ 分配 PROFINET 設(shè)備名稱”(Assign PROFINET device name) 對話框打開。?

4.? ?在“PROFINET 設(shè)備名稱”(PROFINET device name)? 下拉列表中為 ET200SP? 選擇“io_device_1”。?

5.? ?在“網(wǎng)絡(luò)中的可訪問參與者”(Accessible participants in the network) 表中選擇類型為“ET?200SP ”的條目。?

6. ??可以使用“閃爍 LED ”(Flash LED) 按鈕識別設(shè)備。?

7. ??單擊“分配名稱”(Assign name)? 按鈕。?

第 8 ?步：分配 PROFIsafe ?地址?

簡介?

每個 F-I/O ?用其 PROFIsafe ?地址進行唯一尋址。PROFIsafe ?地址由一個 F 源地址和一個 F 目

標地址組成。?

PROFIsafe ?地址的唯一性可通過將 F 源地址和 F 目標地址進行組合來確保。?

每個 ET 200SP F -模塊的 PROFIsafe? 地址在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)和 CPU 范圍（系統(tǒng)范圍）內(nèi)必須唯一。如果滿足以下 2 ?個條件，則：?

?? F- CPU 的 F 源地址（“ PROFIsafe? 起始地址”(Basis for PROFIsafe addresses) 參數(shù)）在整個網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。?

?? F ?模塊的 F 目標地址在 CPU 范圍內(nèi)是唯一的。?

操作步驟?

在本示例中，讓 F 系統(tǒng)自動分配 PROFIsafe ?地址。當所有 LED ?呈紅色點亮?xí)r，說明可以開始分配模塊的 F 目標地址。如下所示分配 PROFIsafe ?地址：?

1. ??從網(wǎng)絡(luò)視圖中選擇 ET 200SP 。?

2. ??在快捷菜單中選擇“Assign F-destination address”。?

3. ??在“Identification ”下，選擇用于識別 F ?模塊的方法。?

–? “ 通過 LED? 閃爍”?

該選項為默認設(shè)置。在識別期間，待識別 F 模塊的 STATUS LED 指示燈閃爍。?

–? “ 通過序列號”?

如果無法清楚地識別 F 模塊，則可通過接口模塊的序列號進行識別。?

4. ??在“Assign ”列中，選擇要分配 F ?目標地址的所有 F ?模塊。?

如果在“Assign” 列中選擇該接口模塊，則將選擇該站的所有 F 模塊。?

5. ??單擊“Identification ”按鈕。檢查待分配 F ?目標地址的 F ?模塊上的狀態(tài) LED ?是否呈綠色閃爍。?

如果使用序列號進行識別，則比較所顯示的序列號是否與接口模塊的序列號相同。??

6. ??在表的“Confirm”列中確認是否正確識別了 F ?模塊。?

7. ??使用“Assign F-destination ”按鈕，為 F ?模塊分配 F ?目標地址。?

必須在 60 秒內(nèi)確認“Confirm Assignment ”對話框。?

8. ??關(guān)閉對話框。?

安全程序的編程?

在本示例中，將創(chuàng)建一個故障安全塊 (F -FB)。在 F-FB 中：?

?? 對安全門功能進行編程?

?? 對緊急停車功能編程（在安全門打開或有人進入激光掃描器監(jiān)視的保護區(qū)時安全電路使用緊急停車功能關(guān)閉）?

?? 對反饋監(jiān)視電路編程（在接觸器發(fā)生故障時充當自動重啟保護）?

?? 對重新復(fù)位的用戶確認進行編程?

然后編譯安全程序，并將其下載至 F-CPU 。?

安全程序的結(jié)構(gòu)?

在插入 F-CPU 時，默認創(chuàng)建一個 F 運行組以及具有主安全塊的相關(guān) F-OB（具有背景數(shù)據(jù)塊的 F-FB）。?

編寫安全程序的第一步是編寫主安全塊。在編譯此塊時，將會添加其它指令來調(diào)用安全程序的剩余 F 塊。?

安全程序的結(jié)構(gòu)?

一個安全程序在結(jié)構(gòu)上由一個或兩個 F 運行組構(gòu)成。??

F- CPU 中的主安全塊通過分配給該 F 運行組的 F-OB 來調(diào)用。?

可以從主安全塊調(diào)用其它具有安全功能的 F-FB 和 F-FC。?

本示例包含一個 F 運行組。從 F ?運行組的主安全塊調(diào)用 F-FB“ Safety_Interlock” 。?

第 1 0? 步：創(chuàng)建 PLC ?變量表

可以在 PLC ?變量表中為 F-I/O ?的每個輸入和輸出創(chuàng)建符號名稱。?

指定安全程序的輸入和輸出?

1.? ?在 F-CPU? 項目導(dǎo)航中的“PLC? 變量”(PLC tags)? 下使用“添加新變量表”(Add new tag table)?創(chuàng)建新的 PLC ?變量表。?

2. ??重命名新 PLC ?變量表，使用 [F2] 鍵作為“Safety Program ”。?

3. ??雙擊 PLC ?變量表將其打開。?

4. ??如下圖中所示，為輸入和輸出分配符號名稱。?

第 11 步：創(chuàng)建 F-FB

簡介?

在此步驟中創(chuàng)建一個 F-FB，在接下來的步驟中，使用此 F-FB 為本示例編寫安全功能。?

操作步驟?

1. ??轉(zhuǎn)至 F-CPU ?的“程序塊”(Program blocks)? 文件夾，并雙擊“添加新塊”(Add new block)。

結(jié)果：“添加新塊” (Add new block)? 對話框。?

2. ??在“名稱”(Name)? 下輸入“Safety_Interlock ”作為 F-FB 的名稱。?

3. ??單擊左側(cè)的“函數(shù)塊”(Function block) 按鈕。?

4. ??選擇“創(chuàng)建 F ?塊”(Create F -block)? 選項。?

5. ??選擇“FBD ”作為 F-FB 的語言。?

6. ??使用“確定”(OK) 關(guān)閉對話框。?

第 12 步：對安全門功能進行編程?

操作步驟?

1. ??在“Safety_Interlock ”F-FB 的接口中創(chuàng)建 BOOL ?數(shù)據(jù)類型的以下靜態(tài)變量：?

2.? ?將“Instructions”任務(wù)卡的“Safety functions ”子文件夾中的“SFDOOR ”指令插入到程序段?1。?

3. ??單擊“確定”(OK) 確認“調(diào)用選項”(Call options)? 對話框。?

4. ??按上圖中所示提供輸入和輸出。?

5. ??為“Instructions”任務(wù)卡中的每個輸入“QBAD_IN1”和“QBAD_IN2”插入一個“Invert RLO ”。?

第 13 步：對緊急停車功能進行編程?

在此步驟中，為本示例編寫緊急停車功能。?

在下列情況下將執(zhí)行緊急停車：?

?? 激活緊急停車時?

?? 打開安全門時?

?? 有人進入激光掃描器監(jiān)視的保護區(qū)時?

操作步驟?

1. ?在“Safety_Interlock ”F-FB 的接口中創(chuàng)建 BOOL ?數(shù)據(jù)類型的以下靜態(tài)變量：?

2.? ?將“Instructions”任務(wù)卡的“Bit logic operations”子文件夾中的“AND logic operation”指令插

入到程序段 2 。?

3. ??通過單擊黃色的星形，在“AND logic operation”指令中插入第三個輸入。?

4. ??按上圖中所示提供指令的輸入。?

5. ??將“Instructions”任務(wù)卡的“Safety functions ”子文件夾中的“ESTOP1”指令插入到程序段 2 。?

6. ??單擊“確定”(OK) 確認“調(diào)用選項”(Call options)? 對話框。?

7. ??按上圖中所示提供指令的輸入和輸出。?

8. ??將“AND logic operation”指令的輸出連接到“ESTOP1”指令的“E_STOP”輸入。?

第 14 步：對反饋監(jiān)視進行編程?

操作步驟?

1.? ?將“Instructions”任務(wù)卡的“Bit logic operations”子文件夾中的“AND logic operation”指令插入到程序段 3 。?

2. ??按上圖中所示提供指令的輸入。?

3.? ?將“Instructions”任務(wù)卡的“Safety functions ”子文件夾中的“FDBACK”指令插入到程序段?3。?

4. ??單擊“確定”(OK) 確認“調(diào)用選項”(Call options)? 對話框。?

5. ??按上圖中所示提供指令的輸入和輸出。?

6. ??在“Instruc tions”任務(wù)卡中的“QBAD_FIO”輸入處插入一個“Negate RLO”。?

7. ??將“AND logic operation”指令的輸出連接到“FDBACK”指令的“ON”輸入。?

第 15 步：對重新集成 F-I/O ?的用戶確認進行編程?

操作步驟?

1.? ?將“Instructions”任務(wù)卡的“Safety functions ”子文件夾中的“ACK_GL”指令插入到程序段?4。?

2. ??單擊“確定”(OK) 確認“調(diào)用選項”(Call options)? 對話框。?

3. ??按上圖中所示提供輸入。?

第 16 步：對主安全塊進行編程?

在此步驟中，為本示例編寫主安全塊功能。主安全塊是在創(chuàng)建 F-CPU 時自動創(chuàng)建的。?

操作步驟?

1. ??在項目導(dǎo)航中雙擊以打開主安全塊“Main_Safety”。?

2. ??使用拖放操作將 F-FB“Safety_Interlock ”插入到主安全塊的程序段 1 。?

3. ??單擊“確定”(OK) 確認“調(diào)用選項”(Call options)? 對話框。?

第 17 步：編譯安全程序?

操作步驟?

1. ??在項目樹中選擇該 F-CPU 。?

2.? ?在該 F-C PU 的快捷菜單中選擇“編譯 >? 軟件（僅更改）”(Compile > Software (only?changes))。?

結(jié)果：? 安全程序已編譯。?

第 18 步：將安全程序下載到 F-CPU ?

操作步驟?

1. ??在項目樹中選擇該 F-CPU 。?

2.? ?在該 F-CPU? 的快捷菜單中選擇“下載到設(shè)備 >? 軟件（僅更改）”(Download to device >?

Software (only changes)) 。如果尚未在線連接到 F-CPU ，用戶會被提示建立此連接。?

結(jié)果：“加載預(yù)覽” (Load preview)? 對話框出現(xiàn)。?

3. ??單擊“加載”(Load) 按鈕。?

4. ??在此對話框中檢查在線和離線 F ?集體簽名是否相同。?

如果匹配，則下載操作成功。如果不匹配，則需重復(fù)下載操作。??

說明?

要下載整個安全程序，F(xiàn) -CPU 必須處于 STOP 模式。?

結(jié)果：? 安全程序下載并顯示“加載結(jié)果” (Load results) 對話框。?

5. ??單擊“完成”(Finish)? 按鈕。?

6. ??將 F-CPU ?從 STOP 模式切換至 RUN ?模式。?

F- CPU 的顯示屏在“ Overview > Fail-safe ” 菜單項中顯示安全模式的當前狀態(tài)。?

編輯：黃飛

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