在安全系統中F-CPU之間可以借助 PN/PN Coupler 模塊進行控制器之間的安全相關的通信。通信通過兩個安全應用程序塊進行，即SENDDP塊用于發送數據，而RCVDP塊用于接收數據。這些塊由用戶在F-CPU相應的安全程序中調用，以故障安全的方式將 16 個數據類型為 BOOL 的數據和 2 個數據類型為 INT 的數據或者 1 個數據類型為 DINT（S7-1200、S7-1500）的數據發送至另一 F-CPU。

在本例程中，將CPU1513F-1PN作為一個 IO 控制器，CPU1215FC作為另一個 IO 控制器，通過 PN/PN Coupler(V4.2)實現兩個CPU的安全相關的通信。CPU1513F在安全程序中使用F應用程序塊SENDDP進行發送，CPU1215FC在安全程序中用RCVDP進行接收，以安全方式一次傳送16個BOOL型數據和2個INT型數據。注意：必須在安全程序開始時調用RCVDP，必須在安全程序結束時調用SENDDP。

示例中使用的軟硬件環境

硬件：

CPU1513F-1PN 6ES7 513-1FL02-0AB0，V2.8.3

CPU1215FC DC/DC/DC 6ES7 215-1AF40-0CB0，V4.4.1

PN/PN Coupler 6ES7 158-3AD10-0XA0，V4.2.0

軟件：

STEP7 Professional V16 Update2

STEP7 Safety V16

1.第一種情況（同一項目中操作）

這種情況下兩個CPU 使用 STEP7 V16 在一個項目中操作，詳細步驟如下。

1.1 使用 STEP7 V16 創建項目加入 S7-1500和S7-1200 站

使用 STEP7 V16 創建一個新項目，并通過“添加新設備”分別組態 S7-1500和S7-1200 站，選擇對應型號 CPU，創建各自的PN/IE子網，設置各自的 IP 地址，并確認設備名稱。
本示例中CPU151F設備名稱是PLC_1，CPU1215FC設備名稱是PLC_2。如圖 1 所示。

圖 1 在新項目中創建兩個PLC 站

1.2 配置PN/PN Coupler

在“硬件目錄”中找到 PN/PN Coupler，確認訂貨號，選擇版本，拖入到“網絡視圖”中，如圖 2 所示。

圖 2 在項目中拖入PN Coupler V4.2版本

圖 3 將PN Coupler PROFINET接口 X1連接到CPU1513F的PROFINET接口

圖 4 組態PN Coupler PROFINET接口X1部分的IP地址和設備名稱

圖 5 組態PN Coupler PROFINET接口X2部分的IP地址和設備名稱

注意：安全通信時要使用固定格式的傳輸區類型，這里是CPU1513F向CPU1215FC發送數據，所以要選擇輸出長度12個字節的類型。

圖 6 組態PN Coupler 地址映射

兩個CPU在同一個項目中，系統自動在PN Coupler PROFINET接口X2的PLC_2側自動生成了一個匹配的傳輸區“PROFISAFE輸入/輸出 12字節/6字節”，如圖 7 所示。

注意：最好使用系統自動分配的IO地址，如果要進行修改，要保證傳輸區分配的輸入地址和輸出地址的起始地址相同。

圖 7 PN Coupler 地址映射信息

圖 8 傳輸區在兩個CPU的地址分配情況

1.3 分配PN/PN Coupler設備名稱

鼠標左鍵點中PN Coupler 左側X1網絡接口，按住鼠標拖拽連接到CPU1513F的PROFINET接口，這樣PN Coupler的PROFINET接口X1就連接到PN/IE_1子網，分配IO控制器為PLC_1，如圖 3 所示。然后設置X1接口的IP地址和設備名稱，如圖 4 所示。。

同樣方法將PN Coupler的PROFINET接口X2拖向CPU1215FC的PROFINET接口，網絡會顯示連接到PN/IE_2子網，自動分配IO控制器為PLC_2。PN Coupler的左下角會顯示“多重分配”字樣，然后設置X2接口的IP地址和設備名稱。如圖 5 所示。

在PN Coupler屬性界面中“轉換映射”創建“傳輸區_1”，類型選擇“PROFISAFE輸入/輸出 6字節/12字節”，如圖 6 所示。

將兩個安全CPU都編譯下載后，還需要在線分配PN Coupler設備名稱后PROFINET通信才能正常，而且由于PN Coupler的PROFINET網口有兩個，要分別進行操作。

在前面的組態配置中CPU1513F連接的是PN Couler上PROFINET接口X1網絡，所以在實際的網線連接時要將CPU1513F的PROFINET網線插入到PN Coupler左側總線適配器的網口上。同樣，CPU1215FC的網線應該插入到PN Coupler右側總線適配器的網口上。

圖 9 PN Coupler模塊面板圖

以CPU1513F側操作為例，介紹分配設備名稱操作。首先要保證計算機的網線連接到PN Coupler上PROFINET接口X1網絡中。使用鼠標右擊PN Coupler左側，彈出的對話框中選擇分配設備名稱，如圖 10 所示。

圖 10 鼠標右擊左側，打開分配設備名稱界面

進入分配設備名稱界面后，點擊“更新列表”會顯示出網絡中的可訪問節點。核對MAC地址與PN Coupler上面印刷的MAC ADDRESS 1相同，確保是PN Coupler上的PROFINET X1接口。點擊“分配名稱”，如圖11所示。

圖 11 分配設備名稱操作

操作成功后，在狀態欄會顯示“確定”，如圖 12所示。

圖 12 分配設備名稱操作完成

采用同樣的步驟，對PN Coupler的PROFINET接口X2分配設備名稱，完成后網絡視圖在線后狀態顯示通信正常，如圖13。
注意：這時計算機的網線要連接到PN Coupler上PROFINET接口X2網絡中，而且使用鼠標右擊PN Coupler右側，核對MAC地址時要與PN Coupler上面印刷的MAC ADDRESS 2相同。

圖13 硬件組態在線狀態

1.4 編程、下載

安全相關的通信除了要進行硬件組態外，還要使用專門的安全通信程序塊完成數據的發送和接收。

在CPU1513F程序塊中添加F-DB，命名“SendData”建立16個BOOL類型和2個INT類型變量，作為發送數據。在CPU1215FC程序塊中添加F-DB，命名“RcvData”建立16個BOOL類型和2個INT類型變量用于接收數據，如圖14。

圖 14 CPU1513F中的發送數據塊結構

圖 15 CPU1215FC中的接收數據塊結構

示例中是CPU1513F向CPU1215FC發送數據，所以在CPU1513F的安全主程序FB1中調用SENDDP數據發送功能塊，注意參數DP_DP_ID和LADDR參數的填寫，指令所在位置如圖16。

圖 16 指令所在位置

LADDR參數需要到PN Coupler X1接口部分的屬性中查找“傳輸區_1”的系統常數，如圖17。

圖 17 查找PN Coupler X1接口配置的傳輸區_1的系統常數

CPU1215FC的安全主程序FB1中調用RCVDP數據接收功能塊，參數DP_DP_ID要與CPU1513F的SENDDP一致，如圖16。

圖 18 CPU1215FC中的接收功能塊DP_DP_ID要與CPU1513F中的發送功能塊一致

LADDR參數需要到PN Coupler X2接口部分的屬性中查找“傳輸區_1”的系統常數，如圖19。

圖 19 查找PN Coupler X2接口配置的傳輸區_1的系統常數

示例中CPU1513F向CPU1215FC發送了2個INT類型的數據，如果要發送DINT類型的數據，只需要將要發送的數據地址填寫在SENDDP功能指令的輸入參數SD_DI_00處，同時在輸入參數DINTMODE=1就可以。

這時CPU1215FC就可以在RCVDP功能指令的輸出參數RD_DI_00處接收到DINT數據。注意：不能同時傳送INT和DINT類型的數據。

將兩個PLC的程序進行編譯，然后分別下載到PLC。

1.5 通訊測試

檢查無錯誤后，分別給兩個站點新建監控表，對數據進行監控，如圖 20 所示。

圖 20 通信測試

1.6 發生通信錯誤時的處理

如果發生通信錯誤，發送方（SENDDP指令）會置位輸出參數 ERROR 和 SUBS_ON =1，同時在輸出參數DIAG處顯示有關所發生通信錯誤類型的信息。

接收方（RCVDP 指令）會將輸入參數 SUBBO_xx 和 SUBI_xx 或 SUBDI_00所指定的故障安全值替代到對應輸出，同時置位輸出ERROR和 SUBS_ON =1，在輸出參數DIAG處顯示有關所發生通信錯誤類型的信息。

圖 21 SENDDP/RCVDP 指令的DIAG的結構說明

當不再檢測到通信錯誤時，RCVDP 指令會置位輸出參數ACK_REQ = 1，這時在輸入參數 ACK_REI 處輸入上升沿進行確認，安全數據傳遞才會恢復。

圖 22 通信錯誤及確認的時序圖

在本示例中，為了演示通信錯誤的確認過程，故意制造了一個通信錯誤。

1、將CPU1513F切換到停止模式，CPU1215FC中的RCVDP指令置位輸出ERROR和 SUBS_ON =1，同時在輸出參數DIAG處顯示信息16#10。

圖 23 CPU1215FC RCVDP指令報錯

2、根據DIAG的提示信息，查找故障原因，將CPU1513F切換到運行模式后，錯誤排除。RCVDP指令置位輸出ACK_REQ =1,請求重新集成。

圖 24 CPU1215FC RCVDP指令請求確認

3、對RCVDP指令的輸入參數ACK_REI置位，對發送數據的重新集成進行確認后，數據傳遞恢復。

圖 25 CPU1215FC RCVDP指令進行確認

2.第二種情況（不在同一項目中操作）

如果兩個CPU是分開在兩個TIA項目中，只需要將PN Coupler的兩個PROFINET接口的配置分開來操作就可以了。即，在CPU1513F的項目中配置PN Coupler上的PROFINET X1接口，在CPU1215FC的項目中配置PN Coupler上的RPOFINET X2接口。

對于安全通信程序塊SENDDP/RCVDP的調用和參數填寫，與前面在同一個項目中的操作是完全相同的。

2.1 S7-1500 項目中配置PROFINET X1接口

創建一個新項目，并通過“添加新設備”組態 S7-1500 站，在網絡視圖中配置PN Coupler。鼠標左鍵點中PN Coupler 左側X1網絡接口，按住鼠標拖拽連接到CPU1513F的PROFINET接口，這樣PN Coupler的PROFINET接口X1就連接到CPU1513F。然后設置X1接口的IP地址和設備名稱，操作方法與前面的都是相同的,只是不需要再對PN Coupler上的PROFINET X2接口進行配置。之后在“轉換映射”中創建“傳輸區_1”，在PROFINET接口[X1]下面，類型選擇“PROFISAFE輸入/輸出 6字節/12字節”，如圖 21 所示。

圖 26 在S7-1500項目中配置PROFINET接口[X1]

2.2 S7-1200 項目中配置PROFINET X2接口

創建一個新項目，并通過“添加新設備”組態 S7-1200 站，在網絡視圖中配置PN Coupler。鼠標左鍵點中PN Coupler 左側X2網絡接口，按住鼠標拖拽連接到CPU1215FC的PROFINET接口，這樣PN Coupler的PROFINET接口X1就連接到CPI1215FC上。然后設置X2接口的IP地址和設備名稱，操作方法與前面的都是相同的,只是不需要再對PN Coupler上的PROFINET X1接口進行配置。之后在“轉換映射”中創建“傳輸區_1”，在PROFINET接口[X2]下面類型選擇“PROFISAFE輸入/輸出 12字節/6字節”，如圖 22 所示。

圖 27 在S7-1200項目中配置PROFINET接口[X2]

編輯：黃飛

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