西門子博途: 安全變成事例操作步驟

① 緊急停車

② 激光掃描器

③ 安全門

④ 帶有啟動(dòng)和確認(rèn)按鈕的控制面板

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

進(jìn)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(hù)區(qū)時(shí)，才可啟動(dòng)系統(tǒng)。緊急停車已激活、安全門已打開或保護(hù)區(qū)做出反應(yīng)后，需要現(xiàn)場用戶確認(rèn)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(cuò)誤接觸器時(shí)的重啟保護(hù)）以及重新集成的用戶確認(rèn)。完成時(shí)，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(gè) CPU 1516F -3 PN/DP

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

– 一個(gè)接口模塊 IM155 -6 PN ST FM V1.1 及更高版本

– 兩個(gè)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(rèn)、反饋電路和啟動(dòng)

– 一個(gè)用于連接電機(jī)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(xiàng)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(gè)名為“S7_Safety_V17_GS”的新項(xiàng)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(gè) 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(rèn)設(shè)置：

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

– “ 該接口的 F-I/O 的默認(rèn) F 監(jiān)視時(shí)間” (Def ault F-monitoring time for F-I/O of thisinterface)

4. 在本示例中保留默認(rèn)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(xiàng)目視圖中，單擊“網(wǎng)絡(luò)視圖”(Network view) 選項(xiàng)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(hào)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(hào)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(biāo)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(dòng)創(chuàng)建了一個(gè) PROFINET 子網(wǎng)。IP 地址和PROFINET 設(shè)備名稱也會(huì)自動(dòng)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(xiàng)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(shí)可以應(yīng)用默認(rèn)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(rèn)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(gè)雙通道緊急停車開關(guān)將連接到通道 0 和 4 。

在“Channel parameter” 下進(jìn)行下圖中所示的設(shè)置。將在 F 模塊中進(jìn)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(jìn)行下圖中所示的設(shè)置。

8. 在本示例中，用于監(jiān)視可進(jìn)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(jìn)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(jī)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(xiàng)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(rèn)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(rèn)設(shè)置不變。

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

在“Channel parameter” 下進(jìn)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(rèn)、反饋電路和啟動(dòng)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(xiàng)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(shí)可以應(yīng)用默認(rèn)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(rèn)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(jìn)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(rèn)將連接到通道 1 。

在“Channel parameter” 下進(jìn)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(dòng)將連接到通道 3 。

在“Channel parameter” 下進(jìn)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(xiàng)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 > Hardwareconfiguration)。如果尚未在線連接到 F-CPU ，用戶會(huì)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(shí)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“ET200SP ”的條目。

6. 可以使用“閃爍 LED ”(Flash LED) 按鈕識(shí)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(gè) F-I/O 用其 PROFIsafe 地址進(jìn)行唯一尋址。PROFIsafe 地址由一個(gè) F 源地址和一個(gè) F 目

標(biāo)地址組成。

PROFIsafe 地址的唯一性可通過將 F 源地址和 F 目標(biāo)地址進(jìn)行組合來確保。

每個(gè) 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(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。

? F 模塊的 F 目標(biāo)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(dòng)分配 PROFIsafe 地址。當(dāng)所有 LED 呈紅色點(diǎn)亮?xí)r，說明可以開始分配模塊的 F 目標(biāo)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(shí)別 F 模塊的方法。

– “ 通過 LED 閃爍”

該選項(xiàng)為默認(rèn)設(shè)置。在識(shí)別期間，待識(shí)別 F 模塊的 STATUS LED 指示燈閃爍。

– “ 通過序列號(hào)”

如果無法清楚地識(shí)別 F 模塊，則可通過接口模塊的序列號(hào)進(jìn)行識(shí)別。

4. 在“Assign ”列中，選擇要分配 F 目標(biāo)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(biāo)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(hào)進(jìn)行識(shí)別，則比較所顯示的序列號(hào)是否與接口模塊的序列號(hào)相同。

6. 在表的“Confirm”列中確認(rèn)是否正確識(shí)別了 F 模塊。

7. 使用“Assign F-destination ”按鈕，為 F 模塊分配 F 目標(biāo)地址。

必須在 60 秒內(nèi)確認(rèn)“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(gè)故障安全塊 (F -FB)。在 F-FB 中：

? 對安全門功能進(jìn)行編程

? 對緊急停車功能編程（在安全門打開或有人進(jìn)入激光掃描器監(jiān)視的保護(hù)區(qū)時(shí)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(shí)充當(dāng)自動(dòng)重啟保護(hù)）

? 對重新復(fù)位的用戶確認(rèn)進(jìn)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(shí)，默認(rèn)創(chuàng)建一個(gè) F 運(yùn)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(shí)，將會(huì)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(gè)安全程序在結(jié)構(gòu)上由一個(gè)或兩個(gè) F 運(yùn)行組構(gòu)成。

F- CPU 中的主安全塊通過分配給該 F 運(yùn)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(gè) F 運(yùn)行組。從 F 運(yùn)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(gè)輸入和輸出創(chuàng)建符號(hào)名稱。

指定安全程序的輸入和輸出

1. 在 F-CPU 項(xiàng)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(hào)名稱。

第 11 步：創(chuàng)建 F-FB

簡介

在此步驟中創(chuàng)建一個(gè) 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(xiàng)。

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(jìn)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(rèn)“調(diào)用選項(xiàng)”(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(gè)輸入“QBAD_IN1”和“QBAD_IN2”插入一個(gè)“Invert RLO ”。

第 13 步：對緊急停車功能進(jìn)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(shí)

? 打開安全門時(shí)

? 有人進(jìn)入激光掃描器監(jiān)視的保護(hù)區(qū)時(shí)

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(gè)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(rèn)“調(diào)用選項(xiàng)”(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(jìn)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(rèn)“調(diào)用選項(xiàng)”(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(gè)“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(rèn)進(jìn)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(rèn)“調(diào)用選項(xiàng)”(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(jìn)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(shí)自動(dòng)創(chuàng)建的。

操作步驟

1. 在項(xiàng)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(rèn)“調(diào)用選項(xiàng)”(Call options) 對話框。

第 17 步：編譯安全程序

操作步驟

1. 在項(xiàng)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 (onlychanges))。

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(xiàng)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(huì)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(gè)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(xiàng)中顯示安全模式的當(dāng)前狀態(tài)。

審核編輯：劉清