西门子CPU313C-2DP模块

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1 ET200Pro故障安全系统介绍
与ET200S系统类似，ET200Pro也提供了全系列的故障安全模板。
1) 故障安全型输入/输出模板（F-DI/F-DO）
ET200Pro的故障安全型输入/输出的模板的使用与ET200M，ET200S等分布式IO的安全模板使用方法相同。
2）电机启动器（MotorStarter）
ET200Pro的电机启动器模板（MotorStarter）中，提供了一些特殊的模板，比如F-RSM和ASM-400，电机启动器模板（MotorStarter）如果配合F-RSM和ASM-400使用可以达到SIL3(Cat.4)的安全等级（图1）。

图1 故障安全型电机启动器（MotorStarter）系统配置(Cat.4)

具体配置列表请参照手册：SIMATIC ET 200pro Motor starters

3）故障安全型变频器（F-FC）
ET200Pro F-FC是一款嵌入在ET200Pro系统中的紧凑型的故障安全型变频器。工作电压为3 AC 400V 50/60Hz，连接3相交流电机，较大1.1KW，温度允许的情况下，可以连接1.5KW电机。
该变频器可以通过PROFIBUS/PROFINET的接口模板进行连接调试，也可以使用光纤转串口的电缆进行连接。
ET200Pro变频器需要与前面提到的电机启动模块中的特殊模块一起使用来对其关断信号进行评估，因而系统中需要F-Switch 或F-RSM（图2）。

图2 故障安全变频器与F-RSM的配置

其中主要的模板包括：
③接口模板
可以连接变频器模板的接口模板包括：
1) IM154-4 PN HF Cu V6.0 (6ES7 154-4AB10-0AB0)
2) IM154-2 DP HF (6ES7 154-2AA00-0AB0)
④F-RSM或者F-SWITCH
⑤故障安全型变频器（F-FC）
⑥终端模块

2 ET200Pro F-FC的调试方法
ET200Pro F-FC的组态可以通过Step7软件来实现。但变频器模板的调试工具需要用到DriveES（或者Starter、MotionScout）等软件。如果系统中使用了F-Switch，则需要MotorStarter ES软件来设置相关Switch的参数。

2．1 Step7的组态
（1）新建一个S7 300站，这里选择CPU 317F-2 PN/DP做为F主机，IM154-4 PN HF Cu V6.0做为F设备。（图3）

图3 新建S7 300站

硬件组态中，添加F-RSM；由于ET200Pro F-FC没有Profisafe报文，因而只能添加标准报文F-FC 1.1/1.5KW Standard telegram1。(图4)

图4 添加硬件

分别双击两个模板，打开属性框，将诊断选项使能。

（2）双击CPU，设置CPU的参数。

选择F 参数，为故障安全程序设置密码（图5），防止有未经授权的人修改F程序。

图5 设置F程序的密码

选择“Protection”，设定CPU程序的访问保护密码，同时将“CPU contains safety program”激活（图6）。

图6 保护选项

保存编译后，我们可以看到在Step7的Block下，出现了一些相关F系统的功能块，但由于ET200Pro F-FC没有Profisafe的报文，因而这里实际上并没有关于ET200Pro F-FC的F系统块，这也是ET200Pro F-FC与ET200S F-FC或者G120F、S120F的不同之处，因而ET200Pro F-FC的安全功能是通过F-RSM或F-Switch来实现的。
至于如何建立Step7的F程序，这里不再详细介绍，请参考相关手册。

2．2 F-FC的调试
ET200Pro F-FC的调试需要用到Drive的一些软件。通过Step7界面，双击变频器模板，则可以打开相应的调试软件的界面。

（1） 双击打开调试界面，选择“在线”。

图7 选择在线连接到F-FC

如果无法在线操作，则检查“Option”菜单下的“Set PG/PC interface”的设置，选择合适的接口用于连接F-FC。

（2） 选择“上载”，将系统配置自动上传到PG。西门子CPU313C-2DP模块

图8 上传参数

在“Functions”下选择“Safety Integrated”进行安全功能的设置。注意这个选项只有在“在线”的模式下才可以操作。

图9 选择安全功能设置

（3） 打开设定界面，可以看到ET200Pro F-FC提供3种安全功能：
STO、SS1和SLS。
在ET200Pro F-FC的内部，有两条F功能总线“Safety busbar G1” 和“Safety busbar G2”。可以通过“Enables”选择这两条安全总线回路中的安全功能。如图10所示，由于F-RSM只提供一个安全回路开关(F0)，故这里只选择了“Safety busbar G1”的SLS（F0）。如果系统中使用了F-Switch，则可以设置两个安全功能回路。

图10 选择安全功能

（4） 分别设定安全功能的参数

STO：安全转矩关断。该功能激活后，变频器内部的电源被切断，电机进入自由停车状态。（图11）

图11 STO的参数设置界面

这里的设置都是关于安全回路测试的：当系统恢复正常时，是否进行回路测试，用来保证系统正常运行，以及及时检查系统错误。T=8小时的设置也是保证系统的自检测的时间。
SS1:安全停车指令1。当SS1被激活时，系统按照设定的参数进行停车。否则进入故障状态，并较终进入STO。

图12 SS1的参数设置界面

Standstill:截止频率。当停车过程中，频率达到该设定值时，进入STO状态。
Tr：停车时间设定；
Tv: 延时监控时间。**出该设定值，变频器进入故障状态，同时马上进入STO状态。

SLS：安全限速。安全限速有4种模式，分别对应4种安全限速的动作。这里需要定义安全限速的设定值“Setpoint”，上限值“Upper limit”和选择模式。

图13 SLS的参数设置界面

参数设定和修改都需要“Accept settings”才能生效。这里需要输入密码和进行验证。

图14 参数修改和生效

2．3 F-RSM的调试

ET200Pro F-FC的F功能需要通过F-RSM或者F-Switch来实现（见图15），因而需要对F-RSM进行设置。

图15 ET200Pro F-FC与F-RSM/F-Switch的配置原理图

（1）F-RSM的连线

图16 F-RSM组件

其内部原理图为：

图17 F-RSM的原理图

F-RSM内部为一个3TK2841的安全继电器，其中输入端子为IN1/IN2，可以用于连接急停按钮；IN3做为3TK2841的“monitered START”输入端，当选择“自动启动”时，该端子可以不接。
输出“OUT”做为3TK3841的功能输出连接端子，内部busbar总线将“F0”输出到F-FC,做为安全功能的激活信号。

1. S7-200与S7-200之间有哪些通信方式

S7-200与S7-200之间的通信方式灵活多样，常用的通信方式有如下四种：

? 网络读写（PPI）通信

? 以太网通信

? 电话网Modem通信

? MD720-3 无线通信

提示：除了以上方式，您也许会想到Modbus通信和自由口通信。这两种方式可以用于S7-200之间的数据交换，但是不是我们推荐的常用通信方式。因为使用Modbus通信和自由口通信时您需要编写大量的程序，并无法很好的保证通信的准确性和实时性，Modbus 通信和自由口通信是常用于S7-200CPU与第三方设备或仪表之间的数据交换方式。

1.1 网络读写（PPI）通信

PPI 协议是S7-200**的主从通信协议.利用此方式可以实现S7-200与S7-200间的数据交换。这种通信方式利用CPU集成通信口即可实现，配置简单。通信中，主站设备将请求发送至从站设备，然后从站设备进行响应。具体如下图所示：

实现网络读写（PPI）通信可以使用以下两种方法：

**,使用Step 7 Micro/Win编程软件中指令向导中的NETR/NETW向导；

具体方法和相关注意事项请参考《西门子 S7-200?LOGO!?SITOP 参考》（更新版）S7-200 PLC->通信->网络读写（PPI）通信。

*二，使用NETR/NETW指令，需要客户自己编写程序实现。

详细的编程设置及例子程序请参考《S7-200可编程控制器系统手册》*6章S7-200指令集->通信指令->网络读写指令。

提示： NETR/NETW向导使用简单，不用大量编程，只需按照向导步骤设置参数，因此不易出错。推荐采用向导的方法实现网络读写（PPI）通信。

使用网络读写（PPI）通信时需要注意以下几点：

**，只有PPI主站需要配置或编程，从站不需要配置；

*二，主站既可以读写从站的数据，也可以读写另一个主站的数据；

*三，在一个PPI网络中，与一个从站通信的主站的个数没有限制，但是一个网络中主站的个数不能**过32个；

*四，由于S7-200 CPU集成的通信口是非隔离的。因此在一个PPI通信网络中，一个网段的距离不能**过50米。如果通讯距离**出50m，应在通信网络中使用中继器。如下所示:

提示：在上图中，通常扩展一个中继器可延长通信网络50米，但如果扩展一对中继器，并且它们之间没有任何节点，中继器之间的距离可达到1000米。

在网络中使用中继器的具体方法可参考《S7-200可编程控制器系统手册》*7章 网络通信->网络的建立->在网络中使用中继器

1.2 以太网通信

S7-200PLC可以通过智能扩展模块CP243-1连接至工业以太网中。这样，S7-200之间就可以通过以太网进行数据交换，如下图所示：

使用以太网通信需要注意以下几点：

**，S7-200与S7-200之间采用以太网通信方式必须增加CP243-1以太网通信模块，且一个S7-200CPU只能连接一个CP243-1扩展模块；

*二，CP243-1不是即插即用模块，需先通过Step 7 Micro/Win编程软件对其组态；

*三，CP243-1可同时与较多8个以太网S7控制器通信，即建立8个S7连接