Phần mềm tự động hóa STEP 7 Safety cho phép triển khai các ứng dụng tự động hóa liên quan đến các tiêu chuẩn an toàn trong TIA Portal. Điểm mạnh của STEP 7 Safety là: Lập trình thống nhất trong chương trình tiêu chuẩn và không an toàn với một công cụ kỹ thuật: TIA Portal; Lập trình quen thuộc trong LAD và FBD; Chức năng chẩn đoán và trực tuyến đồng nhất.
Làm rõ một vài thuật ngữ liên quan STEP 7 Safety
Trước khi tìm hiểu chi tiết về STEP 7 Safety, chúng ta cần làm rõ một vài thuật ngữ chuyên ngành liên quan đến vấn đề này, bất cứ khi nào cần giải thích thuật ngữ, chúng tôi sẽ sử dụng Blockquote (khung trích dẫn) trong bài viết để làm hữu ích thông tin cho người đọc!
>> Trong kỹ thuật, Fail-safe là một tính năng thiết kế hoặc thực tiễn mà trong trường hợp có một loại hỏng hóc cụ thể, vốn đã phản ứng theo cách sẽ gây ra tối thiểu hoặc không gây hại cho thiết bị khác, cho môi trường hoặc con người. - Theo Wikipedia
>> Chương trình người dùng tiêu chuẩn: Chương trình người dùng tiêu chuẩn là phần chương trình không được kết nối với ngôn ngữ lập trình F (F programming).
>> Chương trình an toàn (F programming, chương trình người dùng failsafe): Chương trình người dùng fail-safe là phần chương trình được xử lý fail-safe độc lập với bộ điều khiển.
Tất cả các khối và lệnh fail-safe được tô màu vàng ở giao diện người dùng phần mềm để phân biệt các khối và lệnh của chương trình người dùng tiêu chuẩn.
Các thông số không an toàn của F-CPU và F-I / O được tô màu vàng trong cấu hình phần cứng.
Các thành phần của Safety Program (STEP 7 Safety)
Chương trình an toàn DAS luôn bao gồm các khối F do người dùng tạo, do hệ thống tạo ra và trình soạn thảo “Quản trị an toàn - Safety administration”.
Các khối xác minh do hệ thống tạo:
- Chúng chạy trong nền của bộ điều khiển và cung cấp cho quá trình xử lý dự phòng của chương trình an toàn.
- Người dùng không thể xử lý các khối này.
F-runtime group (STEP 7 Safety)
Một chương trình an toàn luôn được xử lý trong F-runtime group với chu kỳ xác định. F-runtime group bao gồm “Fail-safe organization block”, thứ được gọi là “Main safety block”. Tất cả các chức năng an toàn do người dùng tạo được gọi từ “Main safety block”.
Đặc điểm thuận lợi: Các runtime group có thể được tạo và cấu hình đơn giản trong “Quản trị viên an toàn”. Các khối F trong runtime group được tạo tự động.
F signature (STEP 7 Safety)
Mỗi thành phần F (station, I / O, blocks) có một chữ ký F duy nhất. Sử dụng chữ ký F, có thể nhanh chóng phát hiện xem cấu hình thiết bị F, khối F hoặc một trạm hoàn chỉnh có còn tương ứng với cấu hình hoặc chương trình ban đầu hay không.
> Thuận lợi: So sánh đơn giản và nhanh chóng giữa các khối F và cấu hình thiết bị F
> Tính chất:
- Chữ ký tham số F (không có địa chỉ của F-I / O)… chỉ thay đổi bằng cách điều chỉnh các thông số, không thay đổi khi thay đổi địa chỉ PROFIsafe. Tuy nhiên, chữ ký tập thể F của Station thay đổi.
- Chữ ký khối F chỉ bị thay đổi khi logic trong khối F thay đổi.
- Chữ ký khối F không thay đổi bằng cách thay đổi: block số, block giao diện, block version
Lưu ý: Đối với bộ điều khiển S7-1500F, có thể đọc chữ ký tổng thể F trực tiếp trên màn hình đã cài đặt hoặc trong máy chủ web tích hợp.
Chỉ định địa chỉ PROFIsafe tại F-I / O (STEP 7 Safety)
Mỗi thiết bị F-I / O có một địa chỉ PROFIsafe để nhận dạng và giao tiếp với bộ điều khiển F. Khi gán địa chỉ PROFIsafe, có thể có hai cấu hình khác nhau.
ET 200M / ET 200S: Gán địa chỉ PROFIsafe trực tiếp tại các mô-đun thông qua công tắc DIL. Trong cấu hình thiết bị của Cổng thông tin TIA và ở vị trí công tắc DIL ở ngoại vi, địa chỉ PROFIsafe phải giống nhau.
ET 200MP / ET 200SP: Chỉ định địa chỉ PROFIsafe độc quyền qua Cổng thông tin TIA. Địa chỉ PROFIsafe đã cấu hình được tải vào mô-đun mã hóa thông minh của mô-đun.
Thuận lợi:
- Có thể thay thế mô-đun F mà không cần gán lại địa chỉ PROFIsafe tại ET 200MP và ET 200SP. Mô-đun mã hóa thông minh vẫn nằm trong BaseUnit trong quá trình trao đổi mô-đun.
- Cấu hình đơn giản vì Cổng thông tin TIA cho biết việc gán cảnh báo địa chỉ PROFIsafe bị lỗi.
- Địa chỉ PROFIsafe của tất cả các mô-đun F có thể được gán cùng một lúc trong ET 200SP.
Đánh giá F-I / O (STEP 7 Safety)
Tất cả các trạng thái hiện tại của F-I / O tương ứng được lưu trong các khối F-I / O. Trong chương trình an toàn, các trạng thái có thể được đánh giá và xử lý. Sự khác biệt sau đây tồn tại giữa S7-1200F / 1500F và S7-300F / 400F.
Trạng thái giá trị (S7-1200F / 1500F) - STEP 7 Safety
Ngoài các thông báo chẩn đoán và hiển thị trạng thái và lỗi, mô-đun F cung cấp thông tin về tính hợp lệ của mỗi tín hiệu đầu vào và đầu ra - trạng thái giá trị. Trạng thái giá trị được lưu trữ giống như tín hiệu đầu vào trong hình ảnh quá trình:
Trạng thái giá trị thông báo về tính hợp lệ của giá trị kênh tương ứng.
1: Giá trị quá trình hợp lệ được xuất cho kênh.
0: giá trị thay thế được xuất cho kênh.
Data types (STEP 7 Safety)
Có một phạm vi loại dữ liệu không giới hạn cho các chương trình an toàn của S7-1200 / 1500 F.
Trong các ứng dụng liên quan đến an toàn có thể cần thiết để thực hiện các hàm toán học với các thẻ thuộc các kiểu dữ liệu khác nhau. Các khối chức năng cần thiết cho việc này, yêu cầu một định dạng dữ liệu xác định của các tham số chính thức. Toán hạng không tuân theo kiểu dữ liệu mong đợi, một chuyển đổi phải được thực hiện trước.
Trong các trường hợp sau S7-1200 / 1500 cũng có thể thực hiện chuyển đổi dữ liệu một cách ngầm định:
- - Kiểm tra IEC bị vô hiệu hóa.
- - Các kiểu dữ liệu có cùng độ dài.
Vì lý do này, các kiểu dữ liệu sau có thể được chuyển đổi ngầm trong chương trình an toàn:
WORD ↔ INT
DINT ↔ TIME
Một ứng dụng thực tế là thêm hai giá trị thời gian, mặc dù chức năng “Add” được yêu cầu như đầu vào “DInt”. Kết quả sau đó cũng được xuất ra dưới dạng Time tag.
F-conform PLC data type (STEP 7 Safety)
Safety programs cũng có thể cấu trúc dữ liệu tối ưu với các kiểu dữ liệu PLC. Sự thay đổi trong kiểu dữ liệu PLC được cập nhật tự động ở tất cả các vị trí sử dụng trong chương trình người dùng.
Tính chất
- Kiểu dữ liệu F-PLC được khai báo và sử dụng giống như kiểu dữ liệu PLC.
- Là kiểu dữ liệu F-PLC, tất cả các kiểu dữ liệu được phép trong chương trình safety đều có thể được sử dụng
- Không hỗ trợ lồng các kiểu dữ liệu F-PLC trong các kiểu dữ liệu F-PLC khác.
- Các kiểu dữ liệu F-PLC có thể được sử dụng trong chương trình safety cũng như trong chương trình người dùng tiêu chuẩn.
Recommendation
Bạn sử dụng kiểu dữ liệu F-PLC để truy cập các vùng I / O (như trong chương 3.6.5 Truy cập vào các vùng I / O với kiểu dữ liệu PLC)
Các quy tắc sau đây phải được tuân thủ ở đây:
- - Cấu trúc của các thẻ của kiểu dữ liệu F-phù hợp với PLC phải phù hợp với cấu trúc kênh của F-I / O.
- - Kiểu dữ liệu PLC tuân thủ F cho F-I / O với 8 kênh, ví dụ: 8 thẻ BOOL (giá trị kênh) hoặc 16 thẻ BOOL (giá trị kênh + trạng thái giá trị)
- - Chỉ cho phép truy cập F-I / O đối với các kênh đã kích hoạt. Khi định cấu hình đánh giá 1oo2 (2v2), kênh cao hơn luôn bị tắt.
> Có thể bạn quan tâm: PLC là gì?
TRUE / FALSE (STEP 7 Safety)
Việc sử dụng tín hiệu “TRUE” và “FALSE” trong các chương trình an toàn có thể được phân biệt trong hai trường hợp ứng dụng:
- Như tham số thực tế tại các khối
- Như sự phân công cho các hoạt động
Tham số thực tế tại các khối
Đối với bộ điều khiển S7-1200F / 1500F, bạn có thể sử dụng hằng số Boolean “FALSE” cho 0 và “TRUE” cho 1 làm tham số thực tế để cung cấp các tham số chính thức trong các lệnh gọi khối trong chương trình an toàn. Chỉ từ khóa “FALSE” hoặc “TRUE” được ghi vào tham số chính thức.
Nhiệm vụ hoạt động
Để tạo tín hiệu “TRUE” hoặc “FALSE” cho các hoạt động, hãy tiến hành như sau:
- Tạo hai thẻ tĩnh "statTrue" và "statFalse" kiểu BOOL.
- Gán giá trị mặc định "false" cho thẻ statFalse.
- Gán giá trị mặc định “true” cho thẻ statTrue.
Tối ưu hóa quá trình biên dịch và thời gian chạy chương trình (STEP 7 Safety)
Một phần quan trọng của chương trình an toàn là bảo vệ lập trình của người dùng bằng cách xử lý được mã hóa. Mục đích là để phát hiện ra bất kỳ loại hỏng dữ liệu nào trong chương trình an toàn và do đó để ngăn chặn các điều kiện không an toàn.
Chương trình bảo vệ này được tạo ra trong quá trình biên dịch và do đó kéo dài thời gian biên dịch. Thời gian chạy của F-CPU cũng được kéo dài thông qua chương trình bảo vệ, vì F-CPU xử lý bổ sung và so sánh kết quả với chương trình người dùng.
Chương trình bảo vệ được tạo tự động bởi hệ thống có thể được tìm thấy trong thư mục khối hệ thống của F-CPU của bạn.
Tùy thuộc vào việc sử dụng sẽ không phải lúc nào cũng có thể sử dụng tất cả các gợi ý. Tuy nhiên, chúng cung cấp thông tin tại sao một số phương pháp lập trình nhất định gây ra quá trình biên dịch ngắn hơn và thời gian chạy chương trình sau đó là một chương trình không được tối ưu hóa.
- Tránh các khối xử lý thời gian: TP, TON, TOF. Sử dụng các khối này càng ít càng tốt
- Tránh phân cấp cuộc gọi sâu.
- Tránh cấu trúc JMP / Label càng xa càng tốt để giảm khối F ở phía hệ thống
Trao đổi dữ liệu giữa chương trình chuẩn và chương trình F (STEP 7 Safety)
Trong một số trường hợp, cần phải trao đổi dữ liệu giữa chương trình an toàn và chương trình người dùng tiêu chuẩn. Các khuyến nghị sau đây cần được lưu ý khẩn cấp để đảm bảo tính nhất quán về dữ liệu giữa tiêu chuẩn và chương trình an toàn.
- Không trao đổi dữ liệu qua bộ nhớ bit
- Tập trung quyền truy cập giữa chương trình an toàn và chương trình người dùng tiêu chuẩn trên hai DB tiêu chuẩn. Do đó, những thay đổi trong chương trình tiêu chuẩn sẽ không ảnh hưởng đến chương trình an toàn. Bộ điều khiển cũng không cần phải ở chế độ STOP để tải chương trình tiêu chuẩn.
Kiểm tra chương trình an toàn (STEP 7 Safety)
Ngoài dữ liệu luôn kiểm soát được của chương trình người dùng tiêu chuẩn, bạn có thể thay đổi dữ liệu sau của chương trình an toàn trong chế độ an toàn đã tắt.
- Hình ảnh quy trình của F-I / O
- F-DB (ngoại trừ DB cho giao tiếp nhóm F-runtime), phiên bản DB của F-FB
- F-I / O DBs
Tính chất
- Điều khiển F-I / O chỉ có thể thực hiện được ở chế độ F-CPU RUN.
- Từ một bảng đồng hồ, bạn có thể kiểm soát tối đa 5 đầu vào / đầu ra trong một chương trình an toàn.
- Bạn có thể sử dụng một số bảng đồng hồ.
- Là điểm kích hoạt, bạn cần đặt “vĩnh viễn” hoặc “một lần” cho “bắt đầu chu kỳ” hoặc “kết thúc chu kỳ”.
- Không thể bắt buộc F-I / O.
- Nếu bạn vẫn muốn sử dụng điểm dừng để kiểm tra, bạn cần phải tắt chế độ an toàn trước đó. Điều này dẫn đến các lỗi sau: Lỗi khi giao tiếp với F-I / O hoặc Lỗi khi giao tiếp CPU-CPU không an toàn
Chế độ DỪNG trong trường hợp có lỗi F (STEP 7 Safety)
Trong các trường hợp sau, chế độ STOP được kích hoạt cho F-CPU:
- Trong thư mục "Khối hệ thống", bạn không được thêm, thay đổi hoặc xóa bất kỳ khối nào.
- Không được phép truy cập vào các DB cá thể của F-FB mà không được gọi trong chương trình an toàn.
- Không được vượt quá "Thời gian chu kỳ tối đa của nhóm thời gian chạy F". Hãy chọn thời gian tối đa được phép cho "Thời gian chu kỳ tối đa nhóm thời gian chạy F" có thể trôi qua giữa hai lần gọi của nhóm thời gian chạy F này (tối đa 20000 mili giây ).
- Nếu các thẻ được đọc từ giao tiếp nhóm thời gian chạy DB for F mà nhóm thời gian chạy không được xử lý (khối an toàn chính của nhóm thời gian chạy F không được gọi).
- Việc chỉnh sửa các giá trị bắt đầu trong ví dụ DB của F-FB không được phép trực tuyến và ngoại tuyến và có thể dẫn đến DỪNG của F-CPU.
- Khối an toàn chính không được chứa bất kỳ tham số nào vì chúng không thể được cung cấp.
- Các đầu ra của F-FC phải luôn được khởi tạo.
Nói chung, các khuyến nghị sau áp dụng cho việc xử lý các mô-đun F và STEP 7 Safety.
- Bất cứ khi nào có thể, hãy luôn sử dụng bộ điều khiển F. Do đó, việc mở rộng các chức năng an toàn sau này có thể được thực hiện rất dễ dàng.
- Luôn sử dụng một mật khẩu cho chương trình an toàn để ngăn chặn các thay đổi trái phép. Mật khẩu được đặt trong trình chỉnh sửa "Quản trị an toàn".
Bài viết đề cập một số thông tin kỹ thuật hữu ích luên quan đến STEP 7 Safety. Cảm ơn bạn đã đọc!
> Có thể bạn quan tâm:
