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1西门子故障安全系统介绍
西门子的故障安全系统指的是应用于功能安全领域的与安全系统相关的电气/电子/可编程控制器产品和系统。其硬件包括各种故障安全型的CPU、传感器以及变频器等设备，软件则包括组态编程软件以及相关的安全软件包，安全通讯协议采用的是支持Profibus和ProfiNet网络的Profisafe协议（图1-1）。n
图1-1 西门子故障安全系统硬件n
2 TIA Portal 软件介绍
TIA Portal（V12）软件是西门子最新的编程软件，其功能上涵盖了STEP7的全部功能，适用于Windows7 32/64位操作系统，支持S7 300/400/1200等硬件以及最新的S7-1500 PLC，是西门子下一代的编程软件平台（图2-1）。n
图2-1 TIA Portal软件界面n
由于原Step7软件中将无法支持最新的S7-1500F /S7-1200F系列的故障安全型CPU等硬件产品，原来基于Step7软件的故障安全的软件包Distributed Safety也将更新为适用于TIA Portal 平台下的软件包Step7 Safety advanced （目前最新的版本为V12）。n
3 在TIA Portal V12中创建故障安全的项目
3.1在TIA Portal V12中进行安全项目创建
1）首先打开TIA Portal V12 软件，选择“Create new project”，为项目命名后选择“Create”创建该项目（图3-1）。n
图3-1 创建新项目n
2）选择“First Steps”,之后选择组态硬件“Configure a device”（图3-2）。n
图3-2 组态设备n
3）选择“Add new device”添加一个新设备，在PLC选项下可选择F型的CPU（在TIA Portal中，与故障安全相关的设备均有黄色的标记）。右边可以列出选中的CPU的信息，可查看并选择该CPU的不同版本（图3-3）。n
图3-3 选择F-CPUn
4）选中CPU后点击“Add”，即可看到所选择的CPU已经添加到项目中（图3-4）。n
在TIA Portal中，F-CPU的下面在安全模式激活的情况下，均有一个带安全标识的选项“Safety Administration ”。这也是F-CPU与普通CPU的区别显著。n
图3-4 组态F-CPUn
3.2在TIA Portal V12中创建安全运行组
1）点击“Safety Administration ”，在右边的工作窗口可以对与安全相关的属性进行设置。通过“General”选项，可以查看目前F-CPU的工作状态（图3-5）。n
图3-5 查看F-CPU信息n
2）选择“F-runtime group”，可以对F-运行组进行参数设定（图3-6）。n
点击“Add new F-runtime group”可以添加一个新的安全运行组；在分布式故障安全中，最多只能有两个安全运行组，而默认系统已经添加了一个安全运行组。n
图3-6 生产安全运行组n
3）在TIA Portal中，系统会自动为安全运行组分配一个安全中断的OB块（例如：OB123）用户可以选择该OB块号（“Number”），并为该块设置其周期循环的时间（“Cycle time”）。也可以更改其优先级（“Priority”）（图3-7）。n
图3-7 组态安全运行组n
4）而在该F-OB中，已经由系统自动创建并调用了用于F编程的功能块（Main-Safety[FB1]），所有的与F程序都要在该块中被调用才能被执行。类似于OB1的功能。n
该FB块的背景数据块也同时被自动创建（Main_Safety_DB[DB1]）（图3-8）。n
图3-8 创建F-FBn
5）对于该F-运行组的运行时间，可以通过两个时间设定进行监控（“Warn cycle time…”，“Maximum cycle time…”）。n
如果涉及到两个F-运行组之间的数据交换，则需要建立一个相关的安全通讯的DB块（“DB for …”）n
当然，F-运行组也可以被删除（图3-9）。n
图3-9 完成创建F运行组n
6）在“F-blocks”下，可以看到所创建的F块的信息（图3-10）。n
图3-10 查看F-FB信息n
3.3在TIA Portal V12中设置安全项目密码
1）在“Protection”选项下，可为F-CPU设置密码保护（图3-11）。n
首先是安全程序的密码：选择“Setup”即可设置。n
其次是F-CPU的访问密码：选择“Go to …”可进入CPU的密码设置页面进行设置。n
图3-11 设置F密码n
12）在设置对F-CPU的访问密码时，需选择除了“No fail-safe protection”的其他选项，之后才可以设置对F-CPU的访问密码（图3-12）。n
图3-12 设置F-CPU的秘密n
13）而在F-CPU的属性下，可以看到比普通CPU多出了一个Fail-safe的属性。在该属性设置中，可以选择“Disable F-activation”，则在步骤4中的F-CPU下的“Safety Administration”选项将消失。n
另外，在F-parameter中，可以设置Profisafe的基本地址，以及在中央机架上的F-IO的监视时间（图3-13）。n
图3-13 组态F 参数n
14）最后，在“Settings”选项下，将“Safety mode can be disabled”选项激活（图3-14）。n
图3-14 组态安全模式n
3.4在TIA Portal V12中调用安全指令并下载
1）硬件组态结束后，可以在“Program Block”下的打开“Main_Safety [FB1]”编制安全程序（图3-15）。n
此时，在指令窗口下，所有的指令都是和故障安全相关的指令，可以直接选择指令进行故障安全程序的编制。n
图3-15 编制安全程序n
2）最后，对整个项目进行“保存”、“编译”和“下载” （图3-16）。n
图3-16 下载F-CPUn
另外，对于F-IO模板的参数设定，与原Step7软件平台下的操作基本相同，请参阅相关文档，这里不再详述。n
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附录－推荐网址
自动化系统
西门子（中国）有限公司工业业务领域支持中心n
自动化系统下载中心：http://www.ad.siemens.com.cn/download/SearchResult.aspx?pid=1
自动化系统全球技术资源：http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805045/130000
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