CPU1513F
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传输方向 |
CPU1215FC |
16 Bool 2 INT |
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16 Bool 2 INT |
表1 示例中传输数据的数量和类型
在安全系统中F-CPU之间可以借助 PN/PN Coupler 模块进行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，以故障安全的方式将 16 个数据类型为 BOOL 的数据和 2 个数据类型为 INT 的数据或者 1 个数据类型为 DINT（S7-1200、S7-1500）的数据发送至另一 F-CPU。
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。
在本例程中，将CPU1513F-1PN作为一个 IO 控制器，CPU1215FC作为另一个 IO 控制器，通过 PN/PN Coupler(V4.2)实现两个CPU的安全相关的通信。CPU1513F在安全程序中使用F应用程序块SENDDP进行发送，CPU1215FC在安全程序中用RCVDP进行接收，以安全方式一次传送16个BOOL型数据和2个INT型数据。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。
传输方向
CPU1215FC
16 Bool
2 INT16 Bool
2 INT表1 示例中传输数据的数量和类型
硬件：
软件：
这种通信方式可以分2种情况来操作，具体如下：
1.第一种情况：CPU1513F 和 CPU1215F 在同一个TIA项目中操作
2.第二种情况：CPU1513F 和 CPU1215F 分开在两个TIA项目中操作
这种情况下两个CPU 使用 STEP7 V16 在一个项目中操作，详细步骤如下。
使用 STEP7 V16 创建一个新项目，并通过“添加新设备”分别组态 S7-1500和S7-1200 站，选择对应型号 CPU，创建各自的PN/IE子网，设置各自的 IP 地址，并确认设备名称。
本示例中CPU151F设备名称是PLC_1，CPU1215FC设备名称是PLC_2。如图 1 所示。
图 1 在新项目中创建两个PLC 站
图 2 在项目中拖入PN Coupler V4.2版本
图 3 将PN Coupler PROFINET接口 X1连接到CPU1513F的PROFINET接口
图 4 组态PN Coupler PROFINET接口X1部分的IP地址和设备名称
图 5 组态PN Coupler PROFINET接口X2部分的IP地址和设备名称
注意：安全通信时要使用固定格式的传输区类型，这里是CPU1513F向CPU1215FC发送数据，所以要选择输出长度12个字节的类型。
图 6 组态PN Coupler 地址映射
两个CPU在同一个项目中，系统自动在PN Coupler PROFINET接口X2的PLC_2侧自动生成了一个匹配的传输区“PROFISAFE输入/输出 12字节/6字节”，如图 7 所示。
注意：最好使用系统自动分配的IO地址，如果要进行修改，要保证传输区分配的输入地址和输出地址的起始地址相同。
图 7 PN Coupler 地址映射信息
图 8 传输区在两个CPU的地址分配情况
在前面的组态配置中CPU1513F连接的是PN Couler上PROFINET接口X1网络，所以在实际的网线连接时要将CPU1513F的PROFINET网线插入到PN Coupler左侧总线适配器的网口上。同样，CPU1215FC的网线应该插入到PN Coupler右侧总线适配器的网口上。
图 9 PN Coupler模块面板图
关于PN/PN Coupler的更多信息,请参考手册《PN/PN 耦合器 硬件安装和操作》,下载链接:https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44319532
图 10 鼠标右击左侧，打开分配设备名称界面
进入分配设备名称界面后，点击“更新列表”会显示出网络中的可访问节点。核对MAC地址与PN Coupler上面印刷的MAC ADDRESS 1相同，确保是PN Coupler上的PROFINET X1接口。点击“分配名称”，如图11所示。
图 11 分配设备名称操作
操作成功后，在状态栏会显示“确定”，如图 12所示。
图 12 分配设备名称操作完成
注意：这时计算机的网线要连接到PN Coupler上PROFINET接口X2网络中，而且使用鼠标右击PN Coupler右侧，核对MAC地址时要与PN Coupler上面印刷的MAC ADDRESS 2相同。
图13 硬件组态在线状态
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。
图 14 CPU1513F中的发送数据块结构
图 15 CPU1215FC中的接收数据块结构
图 16 指令所在位置
输入参数 |
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| 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 |
| SD_DI_00 | 用于发送DINT数据 |
| DINTMODE | 指定是否发送SD_I_00 和 SD_I_01 处的数据或SD_DI_00 处的数据。=0 发送 SD_I_00 和 SD_I_01；=1 发送SD_DI_00 |
| 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123，与CPU1215FC侧RCVDP的ID要一致 |
| TIMEOUT | 安全相关的通讯的监视时间 |
| LADDR | 传输区的硬件标识符，如下图17 |
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功能指令参数简单说明
LADDR参数需要到PN Coupler X1接口部分的属性中查找“传输区_1”的系统常数，如图17。
图 17 查找PN Coupler X1接口配置的传输区_1的系统常数
图 18 CPU1215FC中的接收功能块DP_DP_ID要与CPU1513F中的发送功能块一致
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数据的安全替代值 |
| SUBI_00 - SUBI_01 | 用于接收INT数据的安全替代值 |
| SUBDI_00 | 用于接收DINT数据的安全替代值 |
| 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123，与CPU1513F侧SENDDP的ID一致 |
| TIMEOUT | 安全相关的通讯的监视时间 |
| LADDR | 传输区域的硬件标识符，如下图19 |
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 |
| RD_DI_00 | 接收的DINT数据 |
| RET_DPRD/ RET_DPWR | DPRD_DAT/DPWR_DAT的错误代码 |
| DIAG | 诊断信息 |
表3 RCVDP功能指令参数简单说明
LADDR参数需要到PN Coupler X2接口部分的属性中查找“传输区_1”的系统常数，如图19。
图 19 查找PN Coupler X2接口配置的传输区_1的系统常数
示例中CPU1513F向CPU1215FC发送了2个INT类型的数据，如果要发送DINT类型的数据，只需要将要发送的数据地址填写在SENDDP功能指令的输入参数SD_DI_00处，同时在输入参数DINTMODE=1就可以。
这时CPU1215FC就可以在RCVDP功能指令的输出参数RD_DI_00处接收到DINT数据。注意：不能同时传送INT和DINT类型的数据。
检查无错误后，分别给两个站点新建监控表，对数据进行监控，如图 20 所示。
图 20 通信测试
如果发生通信错误，发送方（SENDDP指令）会置位输出参数 ERROR 和 SUBS_ON =1，同时在输出参数DIAG处显示有关所发生通信错误类型的信息。
接收方（RCVDP 指令）会将输入参数 SUBBO_xx 和 SUBI_xx 或 SUBDI_00所指定的故障安全值替代到对应输出，同时置位输出ERROR和 SUBS_ON =1，在输出参数DIAG处显示有关所发生通信错误类型的信息。
图 21 SENDDP/RCVDP 指令的DIAG的结构说明
当不再检测到通信错误时，RCVDP 指令会置位输出参数ACK_REQ = 1，这时在输入参数 ACK_REI 处输入上升沿进行确认，安全数据传递才会恢复。
图 22 通信错误及确认的时序图
在本示例中，为了演示通信错误的确认过程，故意制造了一个通信错误。
1、将CPU1513F切换到停止模式，CPU1215FC中的RCVDP指令置位输出ERROR和 SUBS_ON =1，同时在输出参数DIAG处显示信息16#10。
图 23 CPU1215FC RCVDP指令报错
2、根据DIAG的提示信息，查找故障原因，将CPU1513F切换到运行模式后，错误排除。RCVDP指令置位输出ACK_REQ =1,请求重新集成。
图 24 CPU1215FC RCVDP指令请求确认
3、对RCVDP指令的输入参数ACK_REI置位，对发送数据的重新集成进行确认后，数据传递恢复。
图 25 CPU1215FC RCVDP指令进行确认
如果两个CPU是分开在两个TIA项目中，只需要将PN Coupler的两个PROFINET接口的配置分开来操作就可以了。即，在CPU1513F的项目中配置PN Coupler上的PROFINET X1接口，在CPU1215FC的项目中配置PN Coupler上的RPOFINET X2接口。
对于安全通信程序块SENDDP/RCVDP的调用和参数填写，与前面在同一个项目中的操作是完全相同的。
创建一个新项目，并通过“添加新设备”组态 S7-1500 站，在网络视图中配置PN Coupler。鼠标左键点中PN Coupler 左侧X1网络接口，按住鼠标拖拽连接到CPU1513F的PROFINET接口，这样PN Coupler的PROFINET接口X1就连接到CPU1513F。然后设置X1接口的IP地址和设备名称，操作方法与前面的都是相同的,只是不需要再对PN Coupler上的PROFINET X2接口进行配置。之后在“转换映射”中创建“传输区_1”，在PROFINET接口[X1]下面，类型选择“PROFISAFE输入/输出 6字节/12字节”，如图 21 所示。
图 26 在S7-1500项目中配置PROFINET接口[X1]
创建一个新项目，并通过“添加新设备”组态 S7-1200 站，在网络视图中配置PN Coupler。鼠标左键点中PN Coupler 左侧X2网络接口，按住鼠标拖拽连接到CPU1215FC的PROFINET接口，这样PN Coupler的PROFINET接口X1就连接到CPI1215FC上。然后设置X2接口的IP地址和设备名称，操作方法与前面的都是相同的,只是不需要再对PN Coupler上的PROFINET X1接口进行配置。之后在“转换映射”中创建“传输区_1”，在PROFINET接口[X2]下面类型选择“PROFISAFE输入/输出 12字节/6字节”，如图 22 所示。
图 27 在S7-1200项目中配置PROFINET接口[X2]