SiemensS7300F系统.docx

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SiemensS7300F系统

SiemensS7-300F-系统

图2-1系统结构

S7分布式故障安全系统包含满足特殊安全要求的部分硬件组件：

图2-2硬件组件

S7分布式故障安全系统的软件组件包括以下内容：

ØSTEP7对SIMATIC可编程控制器进行组态和编程的标准软件包

ØS7DistributedSafety对分布式故障安全系统进行组态和编程的选件包

图2-3软件组件

使用这些选件包，用户将获得：

Ø支持在STEP7中使用HWConfiguration组态F-I/O。

Ø用于创建安全程序的、具有故障安全块的F库。

Ø支持在安全程序中创建安全程序和集成故障检测功能。

3分布式系统的组态和编程

3.1综述

故障安全系统的组态和编程和普通的PLC系统有所不同，不管是硬件组态，还是程序结构，或者是编译下载，都有它的特点。

总体来说，如果开始编写一个故障安全系统的新项目，可以按照下面的图示，分五个步骤进行:

图3-1组态步骤

在进行组态时，安装完STEP7后需要再安装S7-DistributedSafety软件包，否则将在硬件配置里找不到F系统硬件。

3.2硬件组态步骤

3.2.1组态硬件

这个环节与普通PLC系统组态方法基本一致，根据实际的硬件配置，对F-CPU的电源模板、F-DI/DO，逐一进行组态。

本实例以江苏联化科技CAF系统为实例。

图3-2江苏联化科技CAF系统硬件组态

3.2.2组态CPU

相对于普通CPU，F-CPU还需要如下两步配置：

配置F-CPU密码保护，F-CPU的密码防止将F系统从工程系统（ES）或编程设备（PG）XX下载至F-CPU。

图3-3设置密码保护

2）配置F参数，这些参数都是安全程序编辑所要用到的保留区域，通常不用修改。

值得注意的是，当点击FParameters标签页后，会出现一个密码输入对话框，此时需要设定一个安全程序密码（不是上边提及的F-CPU密码），安全程序密码防止对F-CPU和F-I/O设置的组态和参数进行未授权的更改。

图3-4密码输入

图3-5江苏联化科技CAF系统CPU组态

3.2.3组态F-IO

我们分别介绍SM326;AI6x13Bit模块、SM326DI24x24VDC模块、M336;DO10x24VDC/2A模块组态为例

SM336;AI6x13bit模块的组态

图3-6SM336;AI6x13bit模块的组态

SM326DI24x24VDC模块的组态

图3-7SM326DI24x24VDC模块的组态

SM326DO10x24VDC/2A模块的组态

图3-8SM326DO10x24VDC/2A模块的组态

F系统名词解释：

F目标地址：

每个安全模板都会有唯一的F目标地址，该地址由系统自动分配并保证其唯一性，通常不用修改（300F系统也不允许更改）。

模块DIP开关位置：

通常位于安全模板的侧面和背面，位置设定对应该模板F目标地址

（该模板F目标地址的二进制编码）。

如下图:

图3-9F模块安全地址拨码

钝化结果选择：

当通道出现错误后，选择是出错的通道钝化或者整个模板钝化。

从S7DistributedSafetyV5.4开始支持该功能，并且需要相应信号的模板支持。

钝化的含义：

如果F-I/O检测到故障，则将受影响的通道或所有通道切换至安全状态，即该F-I/O的通道被钝化。

F-I/O通过从站诊断将检测到的故障报告给CPU。

对于具有输入的F-I/O，如果发生钝化，则F系统为安全程序提供的是故障安全值，而不是故障安全输入处未决的过程数据。

对于具有输出的I/O，如果发生钝化，则F系统将故障安全值（0）传送给故障安全输出，而不是安全程序提供的输出值。

传感器评估类型：

Ø1oo1评估：

通过一个通道将一个非冗余传感器连接至F模板。

Ø1oo2评估：

两个输入通道由一个双通道传感器或两个单通道传感器占用。

在内部比较输入信号是对等还是非对等。

传感器连接类型

✓Failsafe的输入方式

Ø

1oo1evaluationShortcircuittestAK4/SIL2/Kat.3单通道传感器

图3-101oo1传感器输入接线

Ø1oo2evaluationShortcircuittestAK6/SIL3/Kat.4双通道传感器或两个单通道传感器

图3-111oo2传感器输入接线

Ø1oo2evaluationShortcircuittestAK6/SIL3/Kat.4Antivalent传感器

图3-121oo2传感器输入接线

✓Failsafe的输出方式

ØFailsafe执行器

图3-13Failsafe执行器接线

Ø继电器

图3-14继电器接线

差异时间：

对于1oo2传感器信号评估，在设置的差异时间内，如果2个信号不一样，按照设定的替代值输入；如果差异时间已到，2个信号还不一样，输入值变为0。

应关闭以下SM326;DO10x24VDC/2A模块、SM336；AI6x13Bit模块未使用的输入或输出通道上的组诊断

3.2.4保存编译

完成正确的硬件配置，保存编译通过后，系统会自动生成与硬件相关的安全程序。

硬件配置编译界面

图3-15F程序编译画面

编译完成后，SIMATICManager显示界面：

图3-16安全程序功能块

系统会生成与安全相关的程序且都处于加密状态，每个安全模板都会对应生成一个安全数据块F-I/ODB（红色框内）。

F-I/ODB作用很大，判断模板是否钝化以及模板故障排除后需要完成去钝，都需要通过访问F-I/ODB来完成。

3.2.4F-I/ODB变量

在HWConfig中进行编译时，将为每个F-I/O自动创建一个F-I/ODB。

此F-I/ODB包含可在安全程序中评估的变量，或者可以或必须说明的变量（只能在标准用户程序中评估的DIAG变量除外）。

不能在F-I/ODB中直接更改变量的初始值或实际值，因为F-I/ODB受知识保护。

仅介绍与钝化和去钝相关的F-I/ODB变量。

变量

数据类型

功能

缺省值

可以或必须说明的变量

PASS_ON

BOOL

1=启用钝化

0

ACK_NEC

BOOL

1=发生F-I/O故障或通道故障时需要确认重新集成

1

ACK_REI

BOOL

1=确认重新集成

0

IPAR_EN

BOOL

用于故障安全DP标准从站/标准I/O设备重新分配参数的变量，或用于

SM336;F-AI6x0/4...20mAHART启用HART通讯的变量

0

可以评估的变量：

PASS_OUT

BOOL

钝化输出*

1

QBAD

BOOL

1=输出故障安全值*

1

ACK_REQ

BOOL

1=重新集成的确认要求

1

IPAR_OK

BOOL

用于故障安全DP标准从站/标准I/O设备重新分配参数的变量，或用于SM336;F-AI6x0/4...20mAHART启用HART通讯的变量

0

DIAG

BYTE

检修信息

0

QBAD_I_xx

BOOL

1=将故障安全值输出到输入通道xx

1

QBAD_O_xx

BOOL

1=将故障安全值输出到输出通道xx

1

表3-1安全DB变量说明

PASS_ON:

PASS_ON变量使您可以启用F-I/O的钝化，例如，钝化为安全程序中特殊状态的功能。

在F-I/ODB中使用PASS_ON变量，只能钝化整个F-I/O，不能进行通道级钝化。

只要PASS_ON等于1，就将钝化关联的F-I/O。

ACK_NEC:

如果F-I/O检测到F-I/O故障，则将钝化相关的F-I/O。

如果检测到通道故障，且已组态通道级钝化，则将钝化相关通道。

如果已组态整个F-I/O的钝化，则将钝化相关F-I/O的所有通道。

一旦消除F-I/O故障或通道故障，将根据ACK_NEC重新集成相关F-I/O：

ACK_NEC=0时，可以编写自动重新集成程序。

ACK_NEC=1时，可以通过用户确认编写重新集成程序。

ACK_REI:

当F系统检测到通讯错误或F-I/O的F-I/O故障时，将钝化相关F-I/O。

如果组态了通道级钝化，当检测到通道故障时将钝化相关通道。

如果组态了钝化整个F-I/O，将钝化相应F-I/O的所有通道。

消除故障后，要重新集成F-I/O/F-I/O的通道，要求在以下情况下使用F-I/ODB的变量ACK_REI的上升沿执行用户确认：

●每个通讯错误后

●ACK_NEC=1的情况下发生F-I/O故障或通道故障后

通道故障后的重新集成将重新集成所有已清除故障的通道。

仅在ACK_REQ=1时才可能确认。

在安全程序中，必须通过ACK_REI为每个F-I/O提供用户确认。

PASS_OUT/QBAD/QBAD_I_xx/QBAD_O_xx:

如果已为F-I/O组态通道级钝化，则PASS_OUT=1和QBAD=1表示至少已钝化一个通道。

QBAD_I_xx和QBAD_O_xx表示被钝化的输入和输出通道。

如果已组态整个F-I/O的钝化，则变量PASS_OUT=1和QBAD=1表示已钝化整个FI/O。

使用故障安全值0代替关联的F-I/O或F-I/O的单个通道的过程数据后，F系统将把PASS_OUT、QBAD、QBQD_I_xx和QBAD_O_xx设置为1。

但是，如果您通过将PASS_ON设置为1来启用钝化，则仅将QBAD、QBAD_I_xx和QBAD_O_xx设置为1。

如果使用PASS_ON=1启用钝化，PASS_OUT将不更改数值。

因此，PASS_OUT可以用于其它F-I/O的组钝化。

ACK_REQ：

当F系统检测到通讯错误或F-I/O的F-I/O故障或通道故障时，将钝化相关F-I/O或FI/O的单个通道。

ACK_REQ=1表示重新集成相关F-I/O或F-I/O的通道需要用户确认。

一旦消除故障后，F系统将立即把ACK_REQ设置为1，从而可以执行用户确认。

对于通道级钝化，一旦修正通道故障，F系统会立即将ACK_REQ设置为1。

可对此故障执行用户确认。

确认完成后，F系统将把ACK_REQ复位为0。

3.2.5程序结构

一个安全程序由一个或两个F运行组组成。

安全程序包括以下组件：

●由用户创建或从F库（例如DistributedSafetyF库[V1]）中选择的F块。

●自动添加的F块（F-SB、自动生成的F块和F共享DB）

下图显示了S7DistributedSafety安全程序的示意图结构。

图3-17安全程序结构图

S7DistributedSafety安全程序中的一个F运行组包括：

●一个F-CALLF调用块

●一个F程序块（分配给F-CAL