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1 Sicherheitsgerichtete IO-Controller- I-Device- Kommunikation SIMATIC, PROFIsafe Siemens Industry Online Support

2 Rechtliche Hinweise Rechtliche Hinweise Nutzung der Anwendungsbeispiele In den Anwendungsbeispielen wird die Lösung von Automatisierungsaufgaben im Zusammenspiel mehrerer Komponenten in Form von Text, Grafiken und/oder Software-Bausteinen beispielhaft dargestellt. Die Anwendungsbeispiele sind ein kostenloser Service der Siemens AG und/oder einer Tochtergesellschaft der Siemens AG ( Siemens ). Sie sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Funktionsfähigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung. Die Anwendungsbeispiele stellen keine kundenspezifischen Lösungen dar, sondern bieten lediglich Hilfestellung bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind selbst für den sachgemäßen und sicheren Betrieb der Produkte innerhalb der geltenden Vorschriften verantwortlich und müssen dazu die Funktion des jeweiligen Anwendungsbeispiels überprüfen und auf Ihre Anlage individuell anpassen. Sie erhalten von Siemens das nicht ausschließliche, nicht unterlizenzierbare und nicht übertragbare Recht, die Anwendungsbeispiele durch fachlich geschultes Personal zu nutzen. Jede Änderung an den Anwendungsbeispielen erfolgt auf Ihre Verantwortung. Die Weitergabe an Dritte oder Vervielfältigung der Anwendungsbeispiele oder von Auszügen daraus ist nur in Kombination mit Ihren eigenen Produkten gestattet. Die Anwendungsbeispiele unterliegen nicht zwingend den üblichen Tests und Qualitätsprüfungen eines kostenpflichtigen Produkts, können Funktions- und Leistungsmängel enthalten und mit Fehlern behaftet sein. Sie sind verpflichtet, die Nutzung so zu gestalten, dass eventuelle Fehlfunktionen nicht zu Sachschäden oder der Verletzung von Personen führen. Haftungsausschluss Siemens schließt seine Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, insbesondere für die Verwendbarkeit, Verfügbarkeit, Vollständigkeit und Mangelfreiheit der Anwendungsbeispiele, sowie dazugehöriger Hinweise, Projektierungs- und Leistungsdaten und dadurch verursachte Schäden aus. Dies gilt nicht, soweit Siemens zwingend haftet, z.b. nach dem Produkthaftungsgesetz, in Fällen des Vorsatzes, der groben Fahrlässigkeit, wegen der schuldhaften Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, bei Nichteinhaltung einer übernommenen Garantie, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen der schuldhaften Verletzung wesentlicher Vertragspflichten. Der Schadensersatzanspruch für die Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegen oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist mit den vorstehenden Regelungen nicht verbunden. Von in diesem Zusammenhang bestehenden oder entstehenden Ansprüchen Dritter stellen Sie Siemens frei, soweit Siemens nicht gesetzlich zwingend haftet. Durch Nutzung der Anwendungsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Weitere Hinweise Siemens behält sich das Recht vor, Änderungen an den Anwendungsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in den Anwendungsbeispielen und anderen Siemens Publikationen, wie z. B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang. Ergänzend gelten die Siemens Nutzungsbedingungen ( Securityhinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Systemen, Maschinen und Netzwerken unterstützen. Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Der Kunde ist dafür verantwortlich, unbefugten Zugriff auf seine Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke zu verhindern. Systeme, Maschinen und Komponenten sollten nur mit dem Unternehmensnetzwerk oder dem Internet verbunden werden, wenn und soweit dies notwendig ist und entsprechende Schutzmaßnahmen (z.b. Nutzung von Firewalls und Netzwerksegmentierung) ergriffen wurden. Zusätzlich sollten die Empfehlungen von Siemens zu entsprechenden Schutzmaßnahmen beachtet werden. Weiterführende Informationen über Industrial Security finden Sie unter: Die Produkte und Lösungen von Siemens werden ständig weiterentwickelt, um sie noch sicherer zu machen. Siemens empfiehlt ausdrücklich, Aktualisierungen durchzuführen, sobald die entsprechenden Updates zur Verfügung stehen und immer nur die aktuellen Produktversionen zu verwenden. Die Verwendung veralteter oder nicht mehr unterstützter Versionen kann das Risiko von Cyber-Bedrohungen erhöhen. Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, abonnieren Sie den Siemens Industrial Security RSS Feed unter: Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 2

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Rechtliche Hinweise Einleitung Überblick Unterschiede zur Standard-Kommunikation Engineering IO-Controller und I-Device in einem Projekt projektieren IO-Controller und I-Device projektübergreifend projektieren I-Device projektieren (Projekt B) IO-Controller projektieren (Projekt A) IO-Controller-I-Device-Kommunikation programmieren Wissenswertes Grundlagen zu den Anweisungen SENDDP und RCVDP Projektübergreifende Projektierung der I-Device-Funktion mit STEP 7 V14 und älter Einleitung I-Device projektieren (Projekt B) IO-Controller projektieren (Projekt A) Anhang Service und Support Links und Literatur Änderungsdokumentation Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 3

4 1 Einleitung 1 Einleitung 1.1 Überblick Beschreibung Auch in sicherheitsgerichteten Automatisierungsanlagen besteht oft die Notwendigkeit, eine einfach zu projektierende deterministische Kommunikation zwischen Modulen bzw. Maschinen zu realisieren, ohne auf "zusätzliche" verbindungsorientierte Kommunikationswege ausweichen zu müssen. Dieses Dokument geht auf folgende Engineering-Möglichkeiten ein: 1. Die Projektierung der fehlersicheren Kommunikation zwischen zwei F-CPUs erfolgt in einem gemeinsamen TIA Portal-Projekt. 2. Die Projektierung der fehlersicheren Kommunikation zwischen zwei F-CPUs erfolgt in unterschiedlichen TIA Portal-Projekten (projektübergreifend). Hinweis Dieses Dokument zeigt ausschließlich die Anwendung der I-Device-Funktion in einer sicheren Umgebung und verdeutlicht dabei die Besonderheiten zur Standard-Umgebung. Eine genaue Beschreibung, den Nutzen und das Einsatzgebiet der I-Device-Funktion finden Sie in dem Dokument "I-Device in einer Standardumgebung" auf der Beitragsseite des Anwendungsbeispiels: Schematische Darstellung Abbildung 1-1 IO-Controller IO-Controller PROFINET IE IO-Device/ IO-Controller (I-Device) IO-Device/ IO-Controller (I-Device) IO-Device IO-Device IO-Device/ IO-Controller (I-Device) Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 4

5 1 Einleitung I-Device ermöglicht, auch in einer sicheren Umgebung, eine sehr einfache und schnelle Kommunikation zwischen zwei PROFINET IO-Geräten (oder PN IO-Controllern) im selben Subnetz, die gleichzeitig und auf einem Bus stattfinden kann. Die sicherheitsgerichtete Kommunikation zwischen dem Sicherheitsprogramm der F-CPU eines IO-Controllers und dem/den Sicherheitsprogramm(en) der F-CPU(s) eines oder mehrerer I-Devices findet wie im Standard über PROFINET IO über IO-Controller-I-Device-Verbindungen (F-CD) statt. Sie benötigen für die IO-Controller-I-Device-Kommunikation keine zusätzliche Hardware. Einsetzbare Komponenten Die I-Device-Funktion in einer sicheren Umgebung wird von folgenden Baugruppen unterstützt: S7-1200, S S7-300 (ab V3.2), S7-400 (ab V6) ET 200S CPU, ET 200SP CPU, ET 200pro CPU SIMOTION Hinweis Für sicherheitsgerichtete IO-Controller-I-Device-Kommunikation kann nur die interne PROFINET-Schnittstelle des I-Devices verwendet werden. 1.2 Unterschiede zur Standard-Kommunikation Allgemein Bei einer sicherheitsgerichteten IO-Controller-I-Device-Kommunikation wird eine feste Anzahl von Daten fehlersicher zwischen den Sicherheitsprogrammen der F-CPUs übertragen. Anders als bei der Standard-Kommunikation wird nicht direkt auf die Ein- und Ausgänge der angelegten Transferbereiche des IO-Controllers bzw. des I-Devices zugegriffen. Die Daten werden mit Hilfe der Anweisungen "SENDDP" zum Senden und "RCVDP" zum Empfangen übertragen und in projektierten Transferbereichen der Geräte abgelegt. Ein Transferbereich besteht aus jeweils einem Eingangs- und einem Ausgangsadressbereich. Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 5

6 1 Einleitung Während "SENDDP" jeweils die Ausgänge des IO-Controllers/I-Devices bedient, liest "RCVDP" deren Eingänge. Abbildung 1-2 IO-Controller F-CPU 1 Sicherheitsprogramm F_SENDDP: LADDR Hardware- und Netzwerkeditor Transferbereiche: IO-Controller zu I-Device I-Device F-CPU 2 Sicherheitsprogramm F_RCVDP: LADDR F_RCVDP: LADDR I-Device zu IO-Controller F_SENDDP: LADDR Transferbereiche Auch in einer sicheren Umgebung werden für die IO-Controller-IO-Device Kommunikation Transferbereiche benötigt. Diese enthalten die zu übermittelnden Daten. Da der Datenaustausch in einer sicherheitsgerichteten Umgebung über die Bausteine "SENDDP" bzw. "RCVDP" erfolgt, werden diese Transferbereiche diesen Bausteinen zugewiesen Regeln: Für die zu sendenden Daten muss der Transferbereich für Ausgangsdaten und der Transferbereich für Eingangsdaten mit derselben Anfangsadresse beginnen (dies gilt nur für SIMATIC S7-300/400 Steuerungen). Für den Transferbereich für Ausgangsdaten werden 12 Bytes (konsistent), für den Transferbereich für Eingangsdaten werden 6 Bytes (konsistent) benötigt. Für die zu empfangenden Daten muss der Transferbereich für Eingangsdaten und der Transferbereich für Ausgangsdaten mit derselben Anfangsadresse beginnen (dies gilt nur für SIMATIC S7-300/400 Steuerungen). Für den Transferbereich für Eingangsdaten werden 12 Bytes (konsistent), für den Transferbereich für Ausgangsdaten werden 6 Bytes (konsistent) benötigt. Hinweis Der Transferbereich für Eingangsdaten für die zu sendenden Daten und der Transferbereich für Ausgangsdaten für die zu empfangenden Daten werden vom TIA Portal automatisch angelegt. Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 6

7 1 Einleitung Beispiel: "SENDDP" schickt 12 Bytes an den Partner. Diese 12 Bytes bestehen aus 6 Bytes F-IO-Data (16 Bool- und 2 INT-Werte) und 6 Bytes F-Parametern. "RCVDP" antwortet auf diese Daten mit einer Quittung von 6 Bytes F-Parameter. Abbildung 1-3 IO-Controller F-CPU 1 Sicherheitsprogramm F_SENDDP: LADDR I-Device F-CPU 2 Sicherheitsprogramm F_RCVDP: LADDR 12Bytes = 6Bytes F-IO-Data + 6Bytes F-Parameter 6Bytes F-Parameter als Quittung Grenzen für Datenübertragung Wenn die zu übermittelnde Datenmenge größer als die Kapazität der zueinander gehörenden Anweisungen "SENDDP" / "RCVDP" ist, können Sie zusätzliche Anweisungen "SENDDP" / "RCVDP" verwenden. Projektieren Sie dazu weitere Transferbereiche. Die folgende Tabelle zeigt, wie viele Ausgangs- und Eingangsdaten in sicherheitsgerichteten Kommunikationsverbindungen belegt sind. Tabelle 1-1 Sicherheitsgerichtete Kommunikation IO-Controller I-Device Kommunikationsverbindung Senden: I-Device an IO-Controller Empfangen: I-Device vom IO-Controller Belegte Eingangs- und Ausgangsdaten Im IO-Controller Ausgangsdaten Eingangsdaten Ausgangsdaten Im I-Device Eingangsdaten 6 Bytes 12 Bytes 12 Bytes 6 Bytes 12 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 12 Bytes Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 7

8 2 Engineering 2 Engineering Voraussetzung Die nachfolgende Konfigurationsanleitung gilt für STEP 7 Safety V14 SP1 und höher. Eine Konfigurationsanleitung für STEP 7 Safety V14 und älter finden Sie in Kapitel IO-Controller und I-Device in einem Projekt projektieren Geräte anlegen und I-Device-Funktion projektieren Für den Aufbau eines Automatisierungssystems müssen Sie die einzelnen Komponenten der Hardware konfigurieren, parametrieren und miteinander verbinden. Gehen Sie dazu wie folgt vor: 1. Öffnen Sie das TIA Portal und legen Sie ein neues Projekt an. 2. Fügen Sie zwei neue Geräte hinzu. Wählen Sie jeweils Ihre verwendete CPU. 3. Für eine eindeutige Unterscheidung der beiden Geräte hinsichtlich Ihrer Funktion in dieser Lösung ändern Sie die Gerätenamen in "IO-Controller" und "I-Device". 4. Öffnen Sie die Gerätekonfiguration des I-Devices. 5. Doppelklicken Sie auf die verwendete PROFINET-Schnittstelle, um die Eigenschaften zu öffnen. 6. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart" ("Operating mode") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "IO-Device" ("IO device"). Abbildung 2-1 Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 8

9 2 Engineering 7. Wählen Sie aus der Klappliste "Zugewiesener IO-Controller" ("Assigned IO controller") den IO-Controller aus. Anschließend werden die Vernetzung und das IO-System zwischen beiden Geräten in der Netzsicht angezeigt. Abbildung 2-2 Die CPU "I-Device" ist nun als I-Device projektiert und nimmt die Rolle eines IO- Devices im PROFINET-Netzwerk ein. Transferbereich anlegen Die Transferbereiche sind die Peripheriebereiche, über die das I-Device mit dem übergeordneten IO-Controller Daten austauscht. 1. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart > I-Device-Kommunikation" ("Operating mode > I device communication"). 2. Um einen neuen Transferbereich anzulegen, doppelklicken Sie in das erste Feld der Spalte "Transferbereiche" ("Transfer areas"). 3. Wählen Sie den Typ "F-CD" für die sicherheitsgerichtete Kommunikation. Die Adressen werden automatisch vorbelegt. 4. Ändern Sie den Namen in "F-CD_IO-Controller_to_I-Device". Abbildung 2-3 Hinweis Sie können die Adressen wenn erforderlich Ihrer Umgebung anpassen. Beitrags-ID: , V2.1, 03/2018 9

10 2 Engineering Hinweis Im Fall der sicherheitsgerichteten Kommunikation kann die Länge des Transferbereichs nicht variiert werden, da "SENDDP" bzw. "RCVDP" ausschließlich 12 Byte senden bzw. empfangen können. 5. Legen Sie einen zweiten Transferbereich vom Typ "F-CD" an. 6. Ändern Sie den Namen in "F-CD_I-Device_to_IO-Controller". 7. Ändern Sie die Richtung des Adressbereichs über einen Klick auf das Pfeilsymbol. Abbildung 2-4 I-Device-Kommunikation programmieren Die Programmierung der sicherheitsgerichteten IO-Controller-I-Device- Kommunikation ist unabhängig davon, ob IO-Controller und I-Device im selben Projekt projektiert werden. Die Beschreibung finden Sie in Kapitel 2.3. Laden Sie anschließend die CPU. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

11 2 Engineering 2.2 IO-Controller und I-Device projektübergreifend projektieren Beim Implementieren der Lösung werden zwei Projekte erstellt. Das erste Projekt enthält nur das I-Device und eine Dummy-CPU (Projekt B). Das zweite Projekt, enthält den IO-Controller und die GSD-Datei des I-Devices (Projekt A) I-Device projektieren (Projekt B) Geräte anlegen und I-Device-Funktion projektieren 1. Öffnen Sie das TIA Portal und legen Sie ein neues Projekt an. 2. Fügen Sie zwei neue Geräte hinzu: Die F-CPU, die Sie als I-Device projektieren möchten. Eine F-CPU, die als Dummy zum Anlegen der Transferbereiche dient. 3. Für eine eindeutige Unterscheidung der beiden Geräte hinsichtlich Ihrer Funktion in dieser Lösung ändern Sie die Gerätenamen in "I-Device" und "Dummy". 4. Öffnen Sie die Gerätekonfiguration des I-Devices. 5. Doppelklicken Sie auf die verwendete PROFINET-Schnittstelle, um die Eigenschaften zu öffnen. 6. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Ethernet-Adressen" und passen Sie die IP-Adresse an Ihre Anwendung an. 7. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart" ("Operating mode") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "IO-Device" ("IO device"). Abbildung 2-5 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

12 2 Engineering 8. Wählen Sie aus der Klappliste "Zugewiesener IO-Controller" ("Assigned IO controller") die Dummy-CPU aus. Anschließend werden die Vernetzung und das IO-System zwischen beiden Geräten in der Netzsicht angezeigt. Abbildung 2-6 Die CPU "I-Device" ist nun als I-Device projektiert und nimmt die Rolle eines IO- Devices im PROFINET-Netzwerk ein. Transferbereiche anlegen Die Transferbereiche sind die Peripheriebereiche, über die das I-Device mit dem übergeordneten IO-Controller Daten austauscht. 1. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart > I-Device-Kommunikation" ("Operating mode > I device communication"). 2. Um einen neuen Transferbereich anzulegen, doppelklicken Sie in das erste Feld der Spalte "Transferbereiche" ("Transfer areas"). 3. Wählen Sie den Typ "F-CD" für die sicherheitsgerichtete Kommunikation. Die Adressen werden automatisch vorbelegt. 4. Ändern Sie den Namen in "F-CD_IO-Controller_to_I-Device". Abbildung 2-7 Hinweis Sie können die Adressen wenn erforderlich Ihrer Umgebung anpassen. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

13 2 Engineering Hinweis Im Fall der sicherheitsgerichteten Kommunikation kann die Länge des Transferbereichs nicht variiert werden, da "SENDDP" bzw. "RCVDP" ausschließlich 12 Byte senden bzw. empfangen können. 5. Legen Sie einen zweiten Transferbereich vom Typ "F-CD" an. 6. Ändern Sie den Namen in "F-CD_I-Device_to_IO-Controller". 7. Ändern Sie die Richtung des Adressbereichs über einen Klick auf das Pfeilsymbol. Abbildung Löschen Sie die Dummy-CPU. In den Transferbereichen werden die Adressen im IO-Controller ausgegraut und die Zuordnung des I-Devices zur Dummy- CPU aufgehoben. Abbildung 2-9 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

14 2 Engineering Mehrere identische I-Devices an einem IO-Controller bzw. in einem Netzwerk betreiben (optional) Damit Sie identische I-Devices mehrfach an einem IO-Controller bzw. in einem Netzwerk betreiben können, ohne jedes I-Device separat zu projektieren, muss der IO-Controller den PROFINET-Gerätenamen und die IP-Adressen der I-Devices anpassen können. Hinweis Wenn Sie das I-Device mit einem untergeordneten IO-System betreiben, dann kann die PROFINET-Schnittstelle (z. B. Portparameter) des I-Devices nicht durch den übergeordneten IO-Controller parametriert werden. 1. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart" ("Operating mode") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Parametrierung der PN-Schnittstelle durch übergeordneten IO-Controller" ("Parameter assignment of PN interface by higher-level IO controller"). Abbildung Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Ethernet-Adressen" und aktivieren Sie das Optionsfeld "Anpassen der IP-Adresse direkt am Gerät erlauben" ("IP address is set directly at the device"). Abbildung 2-11 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

15 2 Engineering 3. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Anpassen des PROFINET-Gerätenamens direkt am Gerät erlauben" ("PROFINET device name is set directly at the device"). Abbildung 2-12 GSD exportieren Die Hardwarekonfiguration ist nun abgeschlossen und die GSD kann exportiert werden. 1. Übersetzen Sie die Hardware-Konfiguration. 2. Klicken Sie unter "Betriebsart > I-Device-Kommunikation" ("Operating mode > I device communication") auf "Export". Abbildung Wählen Sie ein Verzeichnis und einen Namen und exportieren Sie die GSD. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

16 2 Engineering IO-Controller projektieren (Projekt A) Geräte anlegen und GSD importieren 1. Legen Sie ein neues Projekt an. 2. Fügen Sie Ihre F-CPU hinzu und ändern Sie den Namen in "IO-Controller". 3. Öffnen Sie in der Menüleiste "Extras > Gerätebescheibungsdateien (GSD) verwalten" ("Options > Manage general station description files (GSD)"). Abbildung Klicken Sie auf die Schaltfläche " " und wählen Sie die zuvor exportierte Datei aus. 5. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen der Datei und klicken Sie auf "Installieren". Abbildung Bestätigen Sie den Dialog mit "OK". 7. Öffnen Sie "Geräte & Netze" ("Devices & networks") aus der Projektnavigation. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

17 2 Engineering 8. Ziehen Sie das I-Device aus dem Hardware-Katalog unter "Weitere Feldgeräte > PROFINET IO > PLCs & CPs" ("Other field devices > PROFINET IO > PLCs & CPs") in den Arbeitsbereich. Abbildung Vernetzen Sie den IO-Controller mit dem I-Device. 10. Damit der IO-Controller den PROFINET-Gerätenamen und die IP-Adresse des I-Devices anpassen kann, wechseln Sie in die Topologiesicht und verbinden Sie die jeweiligen Ports (optional). Abbildung Öffnen Sie die Gerätekonfiguration des IO-Controllers. 12. Doppelklicken Sie auf die verwendete PROFINET-Schnittstelle, um die Eigenschaften zu öffnen. 13. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Erweiterte Option" ("Advanced options") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Überschreiben der Gerätenamen aller zugeordneten IO-Devices erlauben" ("Permit overwriting of device names of all assigned IO devices) (optional). Abbildung Übersetzen Sie die Hardware des Controllers. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

18 2 Engineering 2.3 IO-Controller-I-Device-Kommunikation programmieren Bausteine aufrufen Führen Sie die folgenden Schritte jeweils im IO-Controller und im I-Device durch: 1. Öffnen Sie den FB "Main_Safety_RTG1"(automatisch generiert). 2. Rufen Sie im ersten Netzwerk des FBs den Baustein "RCVDP" auf. Für den Baustein "RCVDP" muss ein Einzelinstanz Datenbaustein angelegt werden. 3. Rufen Sie den Baustein "SENDDP" im letzten Netzwerk des FBs auf. Für den Baustein "SENDDP" muss ein Einzelinstanz Datenbaustein angelegt werden. Eingänge belegen Um eine Kommunikation aufbauen zu können, müssen folgende Eingänge der beiden Bausteine belegt werden: 1. Eingang "ACK_REI": Legen Sie eine Variable zur Quittierung von Kommunikationsfehlern an. 2. Eingang "DP_DP_ID": Die jeweils zusammen gehörenden Bausteine "SENDDP" und "RCVDP" müssen eine netzweit eindeutige ID besitzen, um eine Kommunikation aufbauen zu können. Das heißt: "DP_DP_ID" von "SENDDP" im IO-Controller und "DP_DP_ID" von "RCVDP" im I-Device müssen gleich sein. Das gleiche gilt für "DP_DP_ID" von "RCVDP" im IO-Controller und "DP_DP_ID" von "SENDDP" im I-Device. 3. Eingang "LADDR": S7-1200/1500: Beim Anlegen eines Transferbereichs wird sowohl in der F-CPU des IO- Controllers als auch in der F-CPU des I-Device eine Systemkonstante mit dem Namen des Transferbereichs angelegt. Die Systemkonstante enthält die HW-Kennung des Transferbereichs aus Sicht der jeweiligen F-CPU. Legen Sie die Hardware-Kennung des jeweiligen Transferbereichs an den Eingang "LADDR" an. Diese finden Sie in den PLC-Variablen unter "Systemkonstaten" ("System constants") der jeweiligen F-CPU. Abbildung 2-19: Systemkonstanten des IO-Controllers (Projekt A) Abbildung 2-20: Systemkonstanten des I-Devices (Projekt B) Beitrags-ID: , V2.1, 03/

19 2 Engineering Abbildung 2-21: Belegung LADDR im IO-Controller (Projekt A) S7-300/400: Legen Sie die Startadresse des jeweiligen Transferbereichs an den Eingang "LADDR" an: IO-Controller: (1) an "SENDDP", (3) an "RCVDP" I-Device: (2) an "SENDDP", (4) an "RCVDP" Abbildung Beitrags-ID: , V2.1, 03/

20 2 Engineering 4. Eingang "TIMEOUT": Parametrieren Sie die "TIMEOUT"-Eingänge mit der gewünschten Überwachungszeit, z. B. 500 ms. Hinweis Nähere Informationen zur Überwachungszeit finden Sie im Handbuch "SIMATIC Safety Projektieren und Programmieren": 5. Eingänge "SD_BO_00" bis "SD_BO_15", "SD_I_00" und "SD_I_01: Legen Sie die zu übertragenden Daten an die "SENDDP"-Bausteine an. 6. Ausgänge "RD_BO_00" bis "RD_BO_15", "RD_I_00" und "RD_I_01": Legen Sie Variablen eines fehlersicheren Global-DBs an die Ausgänge der "RCVDP"-Bausteine an. Die folgenden Abbildungen zeigen die fertige Verschaltungen der Bausteine in den jeweiligen CPUs. Zum einfachen Testen der Kommunikation werden Daten aus einem Standard-Global-DB übertragen. Abbildung 2-23: Kommunikation von IO-Controller zu I-Device IO-Controller I-Device Beitrags-ID: , V2.1, 03/

21 2 Engineering Abbildung 2-24: Kommunikation von I-Device zu IO-Controller I-Device IO-Controller Geräte laden Laden Sie nun beide CPUs. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

22 2 Engineering Kommunikation testen 1. Um die Funktion der Kommunikation zu testen, gehen Sie auf beiden CPUs online. 2. Öffnen Sie den FB "Main_Safety_RTG1" in beiden CPUs und aktivieren Sie das Beobachten. 3. Steuern Sie die Variablen von "SENDDP" und beobachten Sie die Ausgänge von "RCVDP" der jeweils anderen CPU. Abbildung 2-25 IO-Controller I-Device Beitrags-ID: , V2.1, 03/

23 3 Wissenswertes 3 Wissenswertes 3.1 Grundlagen zu den Anweisungen SENDDP und RCVDP Allgemein Die sicherheitsgerichtete Kommunikation zwischen IO-Controller und einem I-Device erfolgt mit Hilfe der Anweisungen "SENDDP" zum Senden und "RCVDP" zum Empfangen von Daten. Mit ihnen lassen sich 16 BOOL- und zwei INT-Werte (oder ein DINT-Wert bei S7-1200/1500) fehlersicher übertragen. Sie finden diese Anweisungen in der Task Card "Anweisungen" ("Instructions") unter "Kommunikation"("Communication"). Die Anweisung "RCVDP" müssen Sie am Anfang und die Anweisung "SENDDP" am Ende des Main-Safety-Blocks aufrufen. Beachten Sie, dass die Sendesignale erst nach dem Aufruf der Anweisung "SENDDP" am Ende der Bearbeitung der entsprechenden F-Ablaufgruppe gesendet werden. Beschreibung Die Anweisung "SENDDP" sendet 16 Daten vom Datentyp BOOL und 2 Daten vom Datentyp INT bzw. bei der S alternativ ein Datum vom Datentyp DINT fehlersicher über PROFIBUS DP/PROFINET IO zu einer anderen F-CPU. Dort können die Daten von der zugehörigen Anweisung "RCVDP" empfangen werden. Aufruf der Anweisungen SENDDP und RCVDP Folgende Abbildung zeigt den Aufruf der Anweisungen "SENDDP" und "RCVDP". Abbildung 3-1 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

24 3 Wissenswertes Parameter DP_DP_ID bei mehreren I-Devices Der Parameter "DP_DP_ID" der Anweisungen "SENDDP" und "RCVDP" ist eine im gesamten Netzwerk eindeutige ID zwischen den beiden miteinander kommunizierenden Anweisungen "SENDDP" und "RCVDP". Bei Verwendung mehrerer "SENDDP" / "RCVDP"-Anweisungen muss der Eingang "DP_DP_ID" dementsprechend angepasst werden. Die folgende Abbildung zeigt, wie man die Anweisungen beispielsweise parametrieren kann. Abbildung 3-2 IO-Controller F-CPU 1 Sicherheitsprogramm F_SENDDP: DP_DP_ID =1 I-Device 1 F-CPU 2 Sicherheitsprogramm F_RCVDP: DP_DP_ID =1 F_RCVDP: DP_DP_ID =2 F_SENDDP: DP_DP_ID =15 F_RCVDP: DP_DP_ID =16 F_SENDDP: DP_DP_ID =2 I-Device 2 F-CPU 3 Sicherheitsprogramm F_RCVDP: DP_DP_ID =15 F_SENDDP: DP_DP_ID =16 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

25 3 Wissenswertes Verhalten der Anweisungen "SENDDP" und "RCVDP" Das folgende Zeitdiagramm zeigt das Verhalten der Anweisungen "SENDDP" und "RCVDP" beim Kommunikationsaufbau, bei Kommunikationsfehlern, bei der Fehlerbehebung und der manuellen Quittierung auf "RCVDP". Abbildung 3-3 SENDDP ERROR 1 0 SUBS_ON 1 0 RCVDP ACK_REI 1 0 ACK_REQ 1 0 ERROR 1 0 SUBS_ON 1 0 Zustände des Systems Anlauf des F-Systems Kommunikation aufgebaut Kommunikation wieder aufgebaut Kommunikationsfehler bei SENDDP erkannt Kommunikationsfehler bei RCVDP erkannt Quittierung auf RCVDP Verhalten bei Kommunikationsfehlern Wenn es während der sicherheitsgerichteten IO-Controller-I-Device- Kommunikation zu einem Kommunikationsfehler kommt, werden die Ausgänge "ERROR" und "SUBS_ON" beider Anweisungen gesetzt. Solange dieser Kommunikationsfehler nicht behoben und quittiert ist, gibt die Anweisung "RCVDP" die an den Eingängen "SUBBO_xx" und "SUBI_xx" bzw. "SUBDI_00" parametrierten Ersatzwerte aus. Die an den Eingängen "SD_BO_xx" und "SD_I_xx" bzw. "SD_DI_00" von "SENDDP" anliegenden Sendedaten werden erst wieder ausgegeben, sobald kein Kommunikationsfehler mehr festgestellt wird ("ACK_REQ" = TRUE) und der Fehler am Eingang "ACK_REI" manuell quittiert wurde. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

26 3 Wissenswertes 3.2 Projektübergreifende Projektierung der I-Device- Funktion mit STEP 7 V14 und älter Einleitung Beschreibung Die Verwendung einer GSD des I-Devices ist in TIA Portal V14 und älter für fehlersichere Kommunikation mit S7-1200/1500 nicht möglich. Wenn sich die beiden Kommunikationspartner in unterschiedlichen Projekten befinden, muss eine fehlersichere Kommunikation zwischen einem IO-Controller und einem I-Device durch Projektierung von "Dummy-CPUs" realisiert werden. Eine "Dummy-CPU" fungiert als Repräsentant des "I-Devices" im Projekt des "IO-Controllers". Eine andere "Dummy-CPU" dient als Repräsentant des "IO-Controllers" im Projekt des "I-Devices". Lösung Projektierung Projekt B ("I-Device"): CPU, projektiert in der Betriebsart "I-Device": komplette Hardware-Konfiguration eines normalen "I-Device" (Transferbereiche, Netzwerk-Konfiguration) Sicherheitsprogramm und Kommunikationsbausteinen "SENDDP" und "RCVDP" "Dummy-CPU" als Repräsentant des "IO-Controllers" aus Projekt A Projektierung Projekt A ("IO-Controller"): CPU, projektiert als "IO-Controller": Sicherheitsprogramm und Kommunikationsbausteinen "SENDDP" und "RCVDP" "Dummy-CPU" als Repräsentant der "I-Device" CPU aus Projekt B Identische HW-Konfiguration wie das "I-Device" Abbildung 3-4 Projekt A: IO-Controller + Dummy-CPU F-CPU 1 (IO-Controller) Sicherheitsprogramm F_SENDDP Dummy-CPU HW-Konfiguration Transferbereiche: Controller zu F-I-Device Transferbereiche der Dummy-CPU identisch zum F-I-Device HW-Kennung Name Größe Projekt B: F-I-Device + Dummy CPU F-CPU 2 (F-I-Device) HW-Konfiguration Transferbereiche: Controller zu F-I-Device Sicherheitsprogramm F_RCVDP F_RCVDP F-I-Device zu Controller => Repräsentant des F-I-Device aus Projekt B in Projekt A F-I-Device zu Controller F_SENDDP Beitrags-ID: , V2.1, 03/

27 3 Wissenswertes Hinweis Die folgenden Einstellungen der "Dummy-CPU" in Projekt A und des tatsächliches I-Devices in Projekt B müssen identisch sein: CPU Hardware und Firmware PROFINET-Gerätename Adressen der Transferbereiche im I-Device Slots der Transferbereiche im I-Device I-Device projektieren (Projekt B) Geräte anlegen und I-Device-Funktion projektieren 1. Öffnen Sie das TIA Portal und legen Sie ein neues Projekt an. 2. Fügen Sie zwei neue Geräte hinzu: Die F-CPU, die Sie als I-Device projektieren möchten. Eine F-CPU, die als Dummy zum Anlegen der Transferbereiche dient. 3. Für eine eindeutige Unterscheidung der beiden Geräte hinsichtlich Ihrer Funktion in dieser Lösung ändern Sie die Gerätenamen in "I-Device" und "Dummy". 4. Öffnen Sie die Gerätekonfiguration des I-Devices. 5. Doppelklicken Sie auf die verwendete PROFINET-Schnittstelle, um die Eigenschaften zu öffnen. 6. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Ethernet-Adressen" und passen Sie die IP-Adresse an Ihre Anwendung an. 7. Deaktivieren Sie das Kontrollkästchen "PROFINET-Gerätename automatisch generieren" ("Generate PROFINET device name automatically"). Abbildung Geben Sie unter "PROFINET-Gerätename" ("PROFINET device name") den Namen "I-Device" ein. Abbildung 3-6 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

28 3 Wissenswertes 9. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart" ("Operating mode") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "IO-Device" ("IO device"). Abbildung Wählen Sie aus der Klappliste "Zugewiesener IO-Controller" ("Assigned IO controller") die Dummy-CPU aus. Anschließend werden die Vernetzung und das IO-System zwischen beiden Geräten in der Netzsicht angezeigt. Abbildung 3-8 Die CPU "I-Device" ist nun als I-Device projektiert und nimmt die Rolle eines IO- Devices im PROFINET-Netzwerk ein. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

29 3 Wissenswertes Transferbereiche anlegen Die Transferbereiche sind die Peripheriebereiche, über die das I-Device mit dem übergeordneten IO-Controller Daten austauscht. 1. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart > I-Device-Kommunikation" ("Operating mode > I device communication"). 2. Um einen neuen Transferbereich anzulegen, doppelklicken Sie in das erste Feld der Spalte "Transferbereiche" ("Transfer areas"). 3. Wählen Sie den Typ "F-CD" für die sicherheitsgerichtete Kommunikation. Die Adressen werden automatisch vorbelegt. 4. Ändern Sie den Namen in "F-CD_IO-Controller_to_I-Device". Abbildung 3-9 Hinweis Sie können die Adressen wenn erforderlich Ihrer Umgebung anpassen. Hinweis Im Fall der sicherheitsgerichteten Kommunikation kann die Länge des Transferbereichs nicht variiert werden, da "SENDDP" bzw. "RCVDP" ausschließlich 12 Byte senden bzw. empfangen können. 5. Legen Sie einen zweiten Transferbereich vom Typ "F-CD" an. 6. Ändern Sie den Namen in "F-CD_I-Device_to_IO-Controller". Beitrags-ID: , V2.1, 03/

30 3 Wissenswertes 7. Ändern Sie die Richtung des Adressbereichs über einen Klick auf das Pfeilsymbol. Abbildung Löschen Sie die Dummy-CPU. In den Transferbereichen werden die Adressen im IO-Controller ausgegraut und die Zuordnung des I-Devices zur Dummy- CPU aufgehoben. Abbildung 3-11 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

31 3 Wissenswertes Mehrere identische I-Devices an einem IO-Controller bzw. in einem Netzwerk betreiben (optional) Damit Sie identische I-Devices mehrfach an einem IO-Controller bzw. in einem Netzwerk betreiben können, ohne jedes I-Device separat zu projektieren, muss der IO-Controller den PROFINET-Gerätenamen und die IP-Adressen der I-Devices anpassen können. Hinweis Wenn Sie das I-Device mit einem untergeordneten IO-System betreiben, dann kann die PROFINET-Schnittstelle (z. B. Portparameter) des I-Devices nicht durch den übergeordneten IO-Controller parametriert werden. 1. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart" ("Operating mode") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Parametrierung der PN-Schnittstelle durch übergeordneten IO-Controller" ("Parameter assignment of PN interface by higher-level IO controller"). Abbildung Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Ethernet-Adressen" und aktivieren Sie das Optionsfeld "Anpassen der IP-Adresse direkt am Gerät erlauben" ("IP address is set directly at the device"). Abbildung 3-13 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

32 3 Wissenswertes 3. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Anpassen des PROFINET-Gerätenamens direkt am Gerät erlauben" ("PROFINET device name is set directly at the device"). Abbildung IO-Controller projektieren (Projekt A) Geräte anlegen 1. Legen Sie ein neues Projekt an. 2. Fügen Sie zwei neue Geräte hinzu: Die F-CPU, die Sie als IO-Controller projektieren möchten. Die identische F-CPU zu Projekt B, die als Dummy zum Anlegen der Transferbereiche dient. 3. Für eine eindeutige Unterscheidung der beiden Geräte hinsichtlich Ihrer Funktion in dieser Lösung ändern Sie die Gerätenamen in "IO-Controller" und "Dummy ". 4. Damit der IO-Controller den PROFINET-Gerätenamen und die IP-Adresse des I-Devices anpassen kann, wechseln Sie in die Topologiesicht und verbinden Sie die jeweiligen Ports (optional). Abbildung Öffnen Sie die Gerätekonfiguration des IO-Controllers. 6. Doppelklicken Sie auf die verwendete PROFINET-Schnittstelle, um die Eigenschaften zu öffnen. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

33 3 Wissenswertes 7. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Erweiterte Option" ("Advanced options") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Überschreiben der Gerätenamen aller zugeordneten IO-Devices erlauben" ("Permit overwriting of device names of all assigned IO devices) (optional). Abbildung Öffnen Sie die Gerätekonfiguration der Dummy-CPU. 9. Doppelklicken Sie auf die verwendete PROFINET-Schnittstelle, um die Eigenschaften zu öffnen. 10. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Ethernet-Adressen" ("Ethernet addresses") und deaktivieren Sie das Kontrollkästchen "PROFINET- Gerätename automatisch generieren" ("Generate PROFINET device name automatically"). Abbildung Geben Sie unter "PROFINET-Gerätename" ("PROFINET device name") denselben Gerätenamen wie in Projekt B ein. Abbildung 3-18 Beitrags-ID: , V2.1, 03/

34 3 Wissenswertes 12. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart" ("Operating mode") und aktivieren Sie das Kontrollkästchen "IO-Device" ("IO device"). Abbildung Wählen Sie aus der Klappliste "Zugewiesener IO-Controller" ("Assigned IO controller") den IO-Controller aus. Anschließend werden die Vernetzung und das IO-System zwischen beiden Geräten in der Netzsicht angezeigt. Abbildung Wenn Sie beim I-Device in Projekt B das Kontrollkästchen "Parametrierung der PN-Schnittstelle durch übergeordneten IO-Controller" ("Parameter assignment of PN interface by higher-level IO controller") aktiviert haben, aktivieren Sie es auch in der Dummy-CPU. Die CPU "Dummy" ist nun als I-Device projektiert und nimmt die Rolle eines IO- Devices im PROFINET-Netzwerk ein. Transferbereich anlegen Die Transferbereiche sind die Peripheriebereiche, über die das I-Device mit dem übergeordneten IO-Controller Daten austauscht. 1. Wählen Sie in der Bereichsnavigation "Betriebsart > I-Device-Kommunikation" ("Operating mode > I device communication"). 2. Um einen neuen Transferbereich anzulegen, doppelklicken Sie in das erste Feld der Spalte "Transferbereiche" ("Transfer areas"). Beitrags-ID: , V2.1, 03/

35 3 Wissenswertes 3. Wählen Sie den Typ "F-CD" für die sicherheitsgerichtete Kommunikation. Die Adressen werden automatisch vorbelegt. 4. Ändern Sie den Namen in "F-CD_IO-Controller_to_I-Device". Abbildung 3-21 Hinweis Die Adressen im I-Device müssen identisch mit den Adressen des realen I-Devices in Projekt B sein. 5. Legen Sie einen zweiten Transferbereich vom Typ "F-CD" an. 6. Ändern Sie den Namen in "F-CD_I-Device_to_IO-Controller". 7. Ändern Sie die Richtung des Adressbereichs über einen Klick auf das Pfeilsymbol. Abbildung 3-22 Hinweis Legen Sie die Transferbereiche im realen I-Device und in der Dummy-CPU in derselben Reihenfolge an. I-Device-Kommunikation programmieren Die Programmierung der I-Device-Kommunikation ist unabhängig davon, ob IO-Controller und I-Device im selben Projekt projektiert werden. Die Beschreibung finden Sie in Kapitel 2.3. Laden Sie anschließend die beiden CPUs. Beitrags-ID: , V2.1, 03/

36 4 Anhang 4 Anhang 4.1 Service und Support Industry Online Support Sie haben Fragen oder brauchen Unterstützung? Über den Industry Online Support greifen Sie rund um die Uhr auf das gesamte Service und Support Know-how sowie auf unsere Dienstleistungen zu. Der Industry Online Support ist die zentrale Adresse für Informationen zu unseren Produkten, Lösungen und Services. Produktinformationen, Handbücher, Downloads, FAQs und Anwendungsbeispiele alle Informationen sind mit wenigen Mausklicks erreichbar: Technical Support Der Technical Support von Siemens Industry unterstützt Sie schnell und kompetent bei allen technischen Anfragen mit einer Vielzahl maßgeschneiderter Angebote von der Basisunterstützung bis hin zu individuellen Supportverträgen. Anfragen an den Technical Support stellen Sie per Web-Formular: SITRAIN Training for Industry Mit unseren weltweit verfügbaren Trainings für unsere Produkte und Lösungen unterstützen wir Sie praxisnah, mit innovativen Lernmethoden und mit einem kundenspezifisch abgestimmten Konzept. Mehr zu den angebotenen Trainings und Kursen sowie deren Standorte und Termine erfahren Sie unter: Serviceangebot Unser Serviceangebot umfasst folgendes: Plant Data Services Ersatzteilservices Reparaturservices Vor-Ort und Instandhaltungsservices Retrofit- und Modernisierungsservices Serviceprogramme und Verträge Ausführliche Informationen zu unserem Serviceangebot finden Sie im Servicekatalog: Industry Online Support App Mit der App "Siemens Industry Online Support" erhalten Sie auch unterwegs die optimale Unterstützung. Die App ist für Apple ios, Android und Windows Phone verfügbar: Beitrags-ID: , V2.1, 03/

37 4 Anhang 4.2 Links und Literatur Tabelle 4-1 Nr. \1\ Siemens Industry Online Support Thema \2\ Link auf die Beitragsseite des Anwendungsbeispiels \3\ PROFINET mit STEP 7 V15 \4\ SIMATIC STEP 7 Basic/Professional V15 und SIMATIC WinCC V15 \5\ Beschreibung SENDDP und RCVDP \6\ Überwachungszeit für sicherheitsgerichtete Kommunikation \7\ Übersicht Unterstützung der I-Device Funktion Änderungsdokumentation Tabelle 4-2 Version Datum Änderung V1.0 08/2015 Erste Ausgabe V2.0 11/2016 Hinzufügen Checklisten, Auswahlhilfe, Detailliertere Beschreibung "SENDDP"/"RCVDP" und Transferbereiche. V2.1 03/2018 Aktualisierung des Engineering bei projektübergreifender I-Device-Kommunikation für TIA Portal V14 SP1 und höher Layout- und strukturelle Änderungen Beitrags-ID: , V2.1, 03/