ET200Pro系列产品做为西门子分布式IO系列产品中的一种，具有最高IP67的防护等级，成为特殊行业应用的主要产品之一。同时，ET200Pro还提供了故障安全模板：F-DI/F-DO以及电机启动器（MotorStarter）、故障安全型变频器（F-FC）等，满足了行业中的故障安全应用的需求。本文将主要介绍ET200Pro故障安全型变频器的调试和使用的方法。

1 ET200Pro故障安全系统介绍
与ET200S系统类似，ET200Pro也提供了全系列的故障安全模板。
1) 故障安全型输入/输出模板（F-DI/F-DO）
ET200Pro的故障安全型输入/输出的模板的使用与ET200M，ET200S等分布式IO的安全模板使用方法相同。
2）电机启动器（MotorStarter）
ET200Pro的电机启动器模板（MotorStarter）中，提供了一些特殊的模板，比如F-RSM和ASM-400，电机启动器模板（MotorStarter）如果配合F-RSM和ASM-400使用可以达到SIL3(Cat.4)的安全等级（图1）。

图1 故障安全型电机启动器（MotorStarter）系统配置(Cat.4)

具体配置列表请参照手册：SIMATIC ET 200pro Motor starters

3）故障安全型变频器（F-FC）
ET200Pro F-FC是一款嵌入在ET200Pro系统中的紧凑型的故障安全型变频器。工作电压为3 AC 400V 50/60Hz，连接3相交流电机，最大1.1KW，温度允许的情况下，可以连接1.5KW电机。
该变频器可以通过PROFIBUS/PROFINET的接口模板进行连接调试，也可以使用光纤转串口的电缆进行连接。
ET200Pro变频器需要与前面提到的电机启动模块中的特殊模块一起使用来对其关断信号进行评估，因而系统中需要F-Switch 或F-RSM（图2）。

图2 故障安全变频器与F-RSM的配置

其中主要的模板包括：
③接口模板
可以连接变频器模板的接口模板包括：
1) IM154-4 PN HF Cu V6.0 (6ES7 154-4AB10-0AB0)
2) IM154-2 DP HF (6ES7 154-2AA00-0AB0)
④F-RSM或者F-SWITCH
⑤故障安全型变频器（F-FC）
⑥终端模块

2 ET200Pro F-FC的调试方法
ET200Pro F-FC的组态可以通过Step7软件来实现。但变频器模板的调试工具需要用到DriveES（或者Starter、MotionScout）等软件。如果系统中使用了F-Switch，则需要MotorStarter ES软件来设置相关Switch的参数。

2．1 Step7的组态
（1）新建一个S7 300站，这里选择CPU 317F-2 PN/DP做为F主机，IM154-4 PN HF Cu V6.0做为F设备。（图3）

图3 新建S7 300站

硬件组态中，添加F-RSM；由于ET200Pro F-FC没有Profisafe报文，因而只能添加标准报文F-FC 1.1/1.5KW Standard begram1。(图4)

图4 添加硬件

分别双击两个模板，打开属性框，将诊断选项使能。

（2）双击CPU，设置CPU的参数。

选择F 参数，为故障安全程序设置密码（图5），防止有未经授权的人修改F程序。

图5 设置F程序的密码

选择“Protection”，设定CPU程序的访问保护密码，同时将“CPU contains safety program”激活（图6）。

图6 保护选项

保存编译后，我们可以看到在Step7的Block下，出现了一些相关F系统的功能块，但由于ET200Pro F-FC没有Profisafe的报文，因而这里实际上并没有关于ET200Pro F-FC的F系统块，这也是ET200Pro F-FC与ET200S F-FC或者G120F、S120F的不同之处，因而ET200Pro F-FC的安全功能是通过F-RSM或F-Switch来实现的。
至于如何建立Step7的F程序，这里不再详细介绍，请参考相关手册。

2．2 F-FC的调试
ET200Pro F-FC的调试需要用到Drive的一些软件。通过Step7界面，双击变频器模板，则可以打开相应的调试软件的界面。

（1） 双击打开调试界面，选择“在线”。

图7 选择在线连接到F-FC

如果无法在线操作，则检查“Option”菜单下的“Set PG/PC interface”的设置，选择合适的接口用于连接F-FC。

（2） 选择“上载”，将系统配置自动上传到PG。

图8 上传参数

在“Functions”下选择“Safety Integrated”进行安全功能的设置。注意这个选项只有在“在线”的模式下才可以操作。

图9 选择安全功能设置

（3） 打开设定界面，可以看到ET200Pro F-FC提供3种安全功能：
STO、SS1和SLS。
在ET200Pro F-FC的内部，有两条F功能总线“Safety busbar G1” 和“Safety busbar G2”。可以通过“Enables”选择这两条安全总线回路中的安全功能。如图10所示，由于F-RSM只提供一个安全回路开关(F0)，故这里只选择了“Safety busbar G1”的SLS（F0）。如果系统中使用了F-Switch，则可以设置两个安全功能回路。

图10 选择安全功能

（4） 分别设定安全功能的参数

STO：安全转矩关断。该功能激活后，变频器内部的电源被切断，电机进入自由停车状态。（图11）

图11 STO的参数设置界面

这里的设置都是关于安全回路测试的：当系统恢复正常时，是否进行回路测试，用来保证系统正常运行，以及及时检查系统错误。T=8小时的设置也是保证系统的自检测的时间。
SS1:安全停车指令1。当SS1被激活时，系统按照设定的参数进行停车。否则进入故障状态，并最终进入STO。

图12 SS1的参数设置界面

Standstill:截止频率。当停车过程中，频率达到该设定值时，进入STO状态。
Tr：停车时间设定；
Tv: 延时监控时间。超出该设定值，变频器进入故障状态，同时马上进入STO状态。

SLS：安全限速。安全限速有4种模式，分别对应4种安全限速的动作。这里需要定义安全限速的设定值“Setpoint”，上限值“Upper limit”和选择模式。

图13 SLS的参数设置界面

参数设定和修改都需要“Accept settings”才能生效。这里需要输入密码和进行验证。

图14 参数修改和生效

2．3 F-RSM的调试

ET200Pro F-FC的F功能需要通过F-RSM或者F-Switch来实现（见图15），因而需要对F-RSM进行设置。

图15 ET200Pro F-FC与F-RSM/F-Switch的配置原理图

（1）F-RSM的连线

图16 F-RSM组件

其内部原理图为：西门子变频器6SE64402UD315DB1

图17 F-RSM的原理图

F-RSM内部为一个3TK2841的安全继电器，其中输入端子为IN1/IN2，可以用于连接急停按钮；IN3做为3TK2841的“monitered START”输入端，当选择“自动启动”时，该端子可以不接。
输出“OUT”做为3TK3841的功能输出连接端子，内部busbar总线将“F0”输出到F-FC,做为安全功能的激活信号。

a.IN1可以连接一个单通道或者双通道的“急停”信号，其端子接线方式为：

图18 IN1的连接

b.“Start”信号的接线方式： c. “OUT”信号的接线：

                

图19 启动信号的连接                 图20 输出信号的连接

单通道以及双通道的选择，自动启动与手动启动的选择是通过切换开关实现的：

图21 选择开关的模式设置

（2） 激活安全功能
当急停信号为“1”时，系统正常工作，此时“F0”状态为“1”。当急停被按下时，表示系统运行出现危险状况，应当启动相应的安全功能，此时“F0”变为“0”，此时，应通过busbar将F0信号传送至F-FC，变频器激活相应的安全功能。

注意：系统中的F-RSM的供电是通过电源端子提供的，因而在连接接口模板的电源端子时，应当连接两路电源（DC 24V），否则F-RSM内部的3TK2841处于失电状态，从其运行灯的状态可以判断该路电源是否有连接（图22）。

图22 电源的连接

西门子标准传动产品MM430、MM440, 为用户提供三组命令数据组(CDS)与三组驱动数据组(DDS), 所谓命令数据组是指与命令源相关的参数，驱动数据组是指电机参数以及变频器内的常用数据，参数表中会对两种数据进行标示。

CDS数据在变频器运行过程中是可以切换的，受参数P0810; P0811的影响。对应关系如下图：
可以看出我们可以通过修改P0810; P0811来实现参数组的切换。一般情况下，我们在现场需要用数字输入端子来控制变频器参数组的切换，方法如下：首先设置：P0703（例如数字输入3）=99，然后将数字输入3的状态付给参数P0810, 即P0810=722.2； 就可以通过数字端子3来实现第一、二组参数的切换，所谓的远程与本地之间的切换即将第一组参数设置成外围端子控制，第二组参数设置成BOP面板控制。同时，我们可以进行两路模拟通道之间的切换。

举例如下：

用数字端子7完成两模拟输入通道切换，其中模拟通道1 ，端子3，4接电位计的分量，模拟通道2 ，即端子10，11接0-20mA 电流

1． DIP 1 -> off 2． DIP 2 -> on 参数设置如下： P0003=3 P0004=0 P700.0=2 P700.1=2 P1000.0=2 P1000.1=7 P0756.0=0 P0756.1=2（因为模拟输入2用电流输入） P0759.0=10 P0759.1=20
P0703.0=99 P0703.1=99 P0810=722.2 （用810参数进行参数组切换，把703的状态付给它） P0731.1=P0731.0 P0732.1=P0732.0 P0733.1=P0733.0

当数字端子7与9短接时，通过模拟通道2 （0-20mA）控制
当数字端子7与9断开时，通过模拟通道1（电位计）控制

注意 对于MM430变频器，第二组CDS参数专为BOP准备，不能设置为其他控制方式，如果需要通讯与端子操作切换，必须用第一组参数与第三组参数。

电源模块

6ES7 407-0DA02-0AA0 电源模块(4A)

6ES7 407-0KA02-0AA0 电源模块(10A)

6ES7 407-0KR02-0AA0 电源模块(10A)冗余

6ES7 407-0RA02-0AA0 电源模块(20A)

6ES7 405-0DA02-0AA0 电源模块(4A)

6ES7 405-0KA02-0AA0 电源模块(10A)

6ES7 405-0RA01-0AA0 电源模块(20A)

6ES7 971-0BA00 备用电池

CPU

6ES7 412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序内存/256KB数据内存

6ES7 414-4HM14-0AB0 CPU 414-4H; 冗余热备CPU 2.8 MB RAM

6ES7 417-4HT14-0AB0 CPU 417-4H; 冗余热备CPU 30 MB RAM

6ES7 400-0HR00-4AB0 412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型中央机架、2个电源、2个1M 存储卡、4

个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS407 10A)

6ES7 400-0HR50-4AB0 412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型中央机架、2个电源、2个1M 存储卡、4

个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS405 10A)

6ES7 412-1XJ05-0AB0 CPU412-1,144KB程序内存/144KB数据内存

6ES7 412-2XJ05-0AB0 CPU412-2,256KB程序内存/256KB数据内存

6ES7 414-2XK05-0AB0 CPU414-2,512KB程序内存/512KB数据内存

6ES7 414-3XM05-0AB0 CPU414-3,1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 414-3EM05-0AB0 CPU414-3PN/DP 1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 416-2XN05-0AB0 CPU416-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存

6ES7 416-3XR05-0AB0 CPU416-3,5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 416-3ER05-0AB0 CPU416-3PN/DP 5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽

6ES7 416-2FN05-0AB0 CPU416F-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存

6ES7 416-3FR05-0AB0 CPU416F-3PN/DP,5.6M程序内存/5.6M数据内存

6ES7 417-4XT05-0AB0 CPU417-4,15M程序内存/15M数据内存

内存卡

6ES7 955-2AL00-0AA0 2 X 2M字节 RAM

6ES7 955-2AM00-0AA0 2 X 4M字节 RAM

6ES7 952-0AF00-0AA0 64K字节 RAM

6ES7 952-1AH00-0AA0 256K字节 RAM

6ES7 952-1AK00-0AA0 1M字节 RAM

6ES7 952-1AL00-0AA0 2M字节 RAM

6ES7 952-1AM00-0AA0 4M字节 RAM

6ES7 952-1AP00-0AA0 8M字节 RAM

6ES7 952-1AS00-0AA0 16M字节 RAM

6ES7 952-1AY00-0AA0 64M字节 RAM

6ES7 952-0KF00-0AA0 64K字节 FLASH EPROM

6ES7 952-0KH00-0AA0 256K字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KK00-0AA0 1M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KL00-0AA0 2M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KM00-0AA0 4M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KP00-0AA0 8M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KS00-0AA0 16M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KT00-0AA0 32M字节 FLASH EPROM

6ES7 952-1KY00-0AA0 64M字节 FLASH EPROM

开关量输入模板

6ES7 421-7BH01-0AB0 开关量输入模块(16点,24VDC)中断

6ES7 421-1BL01-0AA0 开关量输入模块(32点,24VDC)

6ES7 421-1EL00-0AA0 开关量输入模块(32点,120VUC)

6ES7 421-1FH20-0AA0 开关量输入模块(16点,120/230VUC)

6ES7 421-7DH00-0AB0 开关量输入模块(16点,24V到60VUC)

开关量输出模板

6ES7 422-1BH11-0AA0 开关量输出模块(16点,24VDC，2A）

6ES7 422-1BL00-0AA0 32点输出，24VDC,0.5A

6ES7 422-7BL00-0AB0 32点输出，24VDC,0.5A,中断

6ES7 422-1FH00-0AA0 16点输出，120/230VAC，2A

6ES7 422-1HH00-0AA0 16点输出，继电器，5A

模拟量模块

6ES7 431-0HH00-0AB0 16路模拟输入，13位

6ES7 431-1KF00-0AB0 8路模拟输入，13位，隔离

6ES7 431-1KF10-0AB0 8路模拟输入，14位，隔离，线性化

6ES7 431-1KF20-0AB0 8路模拟输入，14位，隔离

6ES7 431-7QH00-0AB0 16路模拟输入，16位，隔离

6ES7 431-7KF00-0AB0 8路模拟输入，16位，隔离，热电偶

6ES7 431-7KF10-0AB0 8路模拟输入，16位，隔离，热电阻

6ES7 432-1HF00-0AB0 8路模拟输出，13位，隔离

功能模板

6ES7 450-1AP00-0AE0 FM450-1计数器模板

6ES7 451-3AL00-0AE0 FM451定位模板

6ES7 452-1AH00-0AE0 FM452电子凸轮控制器

6ES7 453-3AH00-0AE0 FM453定位模板

6ES7 455-0VS00-0AE0 FM455C闭环控制模块

6ES7 455-1VS00-0AE0 FM455S闭环控制模块

6DD1 607-0AA2 FM 458-1DP快速处理系统

6ES7 953-8LJ20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)

6ES7 953-8LL20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 2MByte(MMC)

6ES7 953-8LM20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 4MByte(MMC)

6DD1 607-0CA1 EXM 438-1 I/O扩展模板

6DD1 607-0EA0 EXM 448 通讯扩展模板

6DD1 607-0EA2 EXM 448-2 通讯扩展模板

6DD1 684-0GE0 SC64连接电缆

6DD1 684-0GD0 SC63连接电缆

6DD1 684-0GC0 SC62连接电缆

6DD1 681-0AE2 SB10端子模块

6DD1 681-0AF4 SB60端子模块

6DD1 681-0EB3 SB61端子模块

6DD1 681-0AG2 SB70端子模块

6DD1 681-0DH1 SB71端子模块

6DD1 681-0AJ1 SU12端子模块

6DD1 681-0GK0 SU13端子模块

通讯模板

6ES7 440-1CS00-0YE0 CP440通讯处理器

6ES7 441-1AA04-0AE0 CP441-1通讯处理器

6ES7 441-2AA04-0AE0 CP441-2通讯处理器

6ES7 963-1AA00-0AA0 RS232C接口模板

6ES7 963-2AA00-0AA0 20mA接口模板

6ES7 963-3AA00-0AA0 RS422/485接口模板

6ES7 870-1AA01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 主站

6ES7 870-1AB01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 从站

6GK7 443-5FX02-0XE0 CP443-5基本型通讯处理器,支持Profibus-Fms协议

6GK7 443-5DX04-0XE0 CP443-5扩展型通讯处理器,支持Profibus-DP协议

6GK7 443-1EX11-0XE0 CP443-1 以太网通讯处理器

6GK7 443-1EX41-0XE0 CP443-1 高级以太网通讯处理器

附件

6ES7 960-1AA04-0XA0 冗余系统同步模板（新）近距离同步（10米以内）

6ES7 960-1AB04-0XA0 冗余系统同步模板（新）远程同步模板（10米到10公里，用同长度的光缆）

6ES7 960-1AA04-5AA0 冗余系统光纤连接电缆（1米）（新）

6ES7 960-1AA04-5BA0 冗余系统光纤连接电缆（2米）（新）

6ES7 960-1AA04-5KA0 冗余系统光纤连接电缆（10米）（新）

6ES7 833-1CC01-0YA5 S7F系统可选软件包

6ES7 833-1CC00-6YX0 F运行授权

6ES7 197-1LA03-0XA0 Y-LINK 

6ES7 492-1AL00-0AA0 前连接器

6ES7 400-1TA01-0AA0 主板(18槽)

6ES7 400-1JA01-0AA0 主板(9槽)

6ES7 400-1TA11-0AA0 主板(18槽)铝板

6ES7 400-1JA11-0AA0 主板(9槽)铝板

6ES7 401-2TA01-0AA0 CR2主板（18槽）

6ES7 400-2JA00-0AA0 UR2-H主板（18槽）

6ES7 400-2JA10-0AA0 UR2-H主板（18槽）铝板

6ES7 403-1TA01-0AA0 ER1机架（18槽）

6ES7 403-1JA01-0AA0 ER2机架（9槽）

6ES7 403-1TA11-0AA0 ER1机架（18槽）铝板

6ES7 403-1JA11-0AA0 ER2机架（9槽）铝板

6ES7 460-0AA01-0AB0 IM460-0

6ES7 461-0AA01-0AA0 IM461-0

6ES7 468-1AH50-0AA0 连接电缆  (0.75米）

6ES7 468-1BB50-0AA0 连接电缆 (1.5米）

6ES7 461-0AA00-7AA0 终端器

6ES7 460-1BA01-0AB0 IM460-1

6ES7 461-1BA01-0AA0 IM461-1

6ES7 468-3AH50-0AA0 468-3连接电缆  (0.75米）

6ES7 468-3BB50-0AA0 468-3连接电缆 (1.5米）

6ES7 460-3AA01-0AB0 IM460-3

6ES7 461-3AA01-0AA0 IM461-3

6ES7 468-1BF00-0AA0 468-1连接电缆（5米）

6ES7 468-1CB00-0AA0 468-1连接电缆（10米）

6ES7 468-1CC50-0AA0 468-1连接电缆（25米）

6ES7 468-1CF00-0AA0 468-1连接电缆（50米）

6ES7 468-1DB00-0AA0 468-1连接电缆（100米）

6ES7 461-3AA00-7AA0 终端器

6ES7 463-2AA00-0AA0 IM463-2接口模块

6ES7 964-2AA04-0AB0 IF-964 DP接口模块