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认识S7-1200的故障安全CPU模块

西门子S7-1200系列PLC的CPU包括标准型和故障安全型,今天这篇文章我们介绍两个主题:

1、S7-1200的故障安全CPU的型号;

2、故障安全型CPU与标准型CPU的行为差异;

cover.png

图片由mohamed Hassan在Pixabay上发布,经适当修改用作本文封面

1、S7-1200的故障安全CPU的型号

SIMATIC S7-1200的故障安全型CPU包括:

  • CPU 1212FC DC/DC/DC;

  • CPU 1212FC DC/DC/RLY;

  • CPU 1214FC DC/DC/DC;

  • CPU 1214FC DC/DC/RLY;

  • CPU 1215FC DC/DC/DC;

  • CPU 1215FC DC/DC/RLY;

以CPU 1214FC DC/DC/DC为例,名称中的"F"是"Fail-safe"的简写,表示"故障安全";"F"后面的"C"是"Compact"的缩写,是"紧凑"的意思(因为CPU模块本身集成了IO通道);"DC/DC/DC"中的第一个"DC"表示CPU模块的供电方式为"DC 24V";第二个"DC"表示CPU模块集成的数字量输入通道的额定电压为"DC 24V";第三个"DC"表示CPU模块集成的数字量输出通道的输出方式为"晶体管型";其它模块中可以看到有"RLY"字样,表示该模块的数字量输出为"继电器型";

CPU 1214FC DC/DC/DC的外观如下图所示:

CPU  1214FC.png

与标准型CPU 1214C DC/DC/DC相比:从外观上看故障安全型两边有黄色边条,从内部看故障安全型集成了更大的装载存储器和工作存储器;

CPU1214FC内部集成了125KB的工作存储器、4MB的装载存储器和10KB的保持存储器;装载存储器可用SIMATIC存储卡扩展;最多支持6个高速计数器(最高频率100kHz);最多可组态4路高速脉冲输出;集成了14路数字量输入、10路数字量输出和2路模拟量输入;可扩展一个信号板(或通信板/电池板)、3个通信模块和8个信号模块;具有1个以太网/PROFINET接口;

S7-1200系列故障安全CPU的主要属性详见下面的表格:

S7-1200 故障安全CPU特性表
属性
CPU 1212FC
CPU 1214FC
CPU 1215FC
内置装载存储器大小
2MB
4MB
4MB
内置工作存储器大小
100KB
125KB
150KB
内置保持存储器大小
10KB
10KB
10KB
集成数字量输入通道数
8
14
14
集成数字量输出通道数
6
10
10
集成模拟量输入通道数
2
2
2
集成模拟量输出通道数
-
-
2
支持高速计数器数
6
6
6
支持高速脉冲输出数
4
4
4
可扩展信号模块数
2
8
8
可扩展通信模块数
3
3
3
可扩展信号板
1
1
1
PROFINET接口
1
1
2

2、故障安全CPU和标准CPU的行为差异

故障安全CPU同时执行标准用户程序和安全程序。

安全程序由一个或两个安全运行组(F-runtime group)构成,每个安全运行组有一个安全组织块(Fail-safe organization block)。安全组织块实际上是循环中断组织块(Cyclic interrupt organizaton block),由操作系统周期性调用,其默认的周期时间为100ms,可以根据需要修改;默认的优先级为9,也可以修改;

用户可以使用FBD语言或者LAD语言创建故障安全功能块(F-FB)或者功能(F-FC),并指定其中的一个为主安全块(main safety bock)。安全组织块直接调用主安全块,主安全块再调用其它故障安全功能块或功能。

下面这张图是安全CPU程序架构的示例:

safety_program.png

除了执行安全程序,故障安全CPU还通过PROFIsafe协议与故障安全模块进行通信。PROFIsafe协议可以传输过程数据、状态字节、控制字节、校验等信息,能够保证故障安全CPU和故障安全模块之间数据传输的准确可靠。当故障安全模块检测到故障或异常时,故障安全CPU会及时作出响应,以保证系统进入安全状态;

标准CPU既不执行安全程序,也没有与故障安全模块的PROFIsafe通信,这是二者的主要行为差异。

好了,关于S7-1200故障安全CPU的类型及它与标准型CPU的行为差异就先介绍到这里。后续我们会介绍故障安全模块。

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