SIMATIC S7-1200F / STEP 7 Safety Basic - Industry · STEP 7 Safety Basic …gebruikmaken van alle TIA Portal kwaliteiten in voordeel van Safety Snel starten Uniforme bruikbaarheid

Safety Integrated – Introductie 1

SIMATIC S7-1200F / STEP 7 Safety BasicWorkshop Safety Basic

www.siemens.nl/industry/machineveiligheid

Technische Workshop Safety-Basic

Sta

nd-a

lone

veili

ghei

d


Sta

ndG

eïnt

egre

erde

vei

lighe

id

Compacte machine: Flexibele stand-alone machine:

Machine met centrale besturing: Modulaire machine of complete productie-installatie

SIRIUS 3SK2 software-parametreerbaar veiligheidsrela is

SIMATIC S7-1200F Basic-Safety controller

2e Generatie van SIMATIC SafetySIMATIC Safety in deTIA Portal

UntertitelText erste Ebene• Text zweite Ebene

Fail-safe Engineering Fail-safe Controller

++S7-1200 FC S7-1500F ET 200SP

Fail-safe Peripherie

++

© Siemens AG 2016. Alle rechten voorbehouden.

Pagina 3 Safety Basic Workshop

STEP 7 Safety Basic V14• F-LAD, F-FBD, F-Library

• Ondersteund F-CPUs van de S7-1200

STEP 7 Safety Advanced V14• F-LAD, F-FBD, F-Library

• Ondersteund alle F-CPUs incl. S7-1200

• ET 200S/SP/iSP/M/MP/pro/eco

S7-1200 F-CPU voor Basic Control

• S7-1212FC/1214FC/1215FC (DC types)

• 16 F-DI, 4 F-DQ, 2 F-RQ

S7-1500 F-CPU voor Advanced Control

• CPU515F / 1516F / 1517F / 1518F

• CPU 1511F/1513F

ET 200SP F-CPU voor Distributed Control

• CPU 1510SP F, CPU 1512SP F

++S7-1200 FC S7-1500F ET 200SPF-CPU

ET 200SP• F-PM-E

(2 F-DI/1 F-DQ)

• 8 F-DI

• 4 F-DQ

• 1 F-RQ

• F-CM AS-i Safety

)

ET 200MP• 16 F-DI

• 8 F-DQ

++

SIMATIC S7-1200 met Safety Integrated De voordelen!

Standaard- en Safety-programmain een Controller

Een Engineering-Framework Voor beide

Eén netwerk infrastructuur voorStandaard - en Safety -data

TIA-PortalSIMATIC S7-1200

SIMATIC HMI

3

2

14



+Standaard - en Safety -data

Per kanaal diagnose infovia HMI of Webserver

Integrated safety functies bruikbaarzonder extra hardware

Flexibiliteit met betrekking tot Sensoren, actuatoren en taken

SINAMICS

6

5

4

3

1

2

35

6

PROFINET

STEP 7 Safety Basic…gebruikmaken van alle TIA Portal kwaliteiten in voordeel van Safety

Snel starten

� Uniforme bruikbaarheid

� F-programma structuur automatisch gecreëerd bij toevoegen van een F-CPU

� Geïntegreerde, gecertificeerde bibliotheek met alle algemene

+ Bruikbaarheid� Gebruik alle TIA Portal mogelijk-

heden in het voordeel van safety� Gebruik STEP 7 know-how 1:1

voor safety

+

Efficiëntie+



bibliotheek met alle algemene veiligheidsfuncties

Vereenvoudigde validatie

� Globale bibliotheek concept voor IO modules en functie

� Standaard overeenstemmende programma documentatie

+

• Centrale Safety administratie editor voor weergave en instellen van safety parameters

• Test/simulatie van fail-safeprogramma’s met S7-PLCSIM

+

Investering beveiliging� Herbruikbaarheid door bibliotheek

concept(Component filing incl. signatures)

+

STEP 7 Safety Basic V14Highlights en nieuwe mogelijkheden met TIA Portal

Consistente gele indicatie van alle veiligheid gere lateerde resources



PROFIsafe for CPU 121xFC

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedBasis ontwerp van een veiligheidssysteem

Detection Evaluation Reaction

F-DI F-DQF-CPU

Veiligheidssysteem



F-DI F-DQF-CPU

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedWorkshop demokoffer

Met de demokoffer kunnen we voorbeelden opbouwen va n de volgende basis veiligheidsfuncties

1. Noodstop voor veilig afschakelen van aandrijving met geïntegreerde feedback bewaking



2. Veiligheidsbewaking van veiligheidsdeur (hekbewaking)

3. Tweehand bediening in service- dan wel handbediening

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedBasis mechanisme van safety controllers

Programma afroep van veiligheidsprogramma in hoog prioriteits OB

Afloop van veiligheidsprogramma ondersteund door “coded processing”Execute F-user program

Execute coded F-user program

Read F-PII (F_CTRL_1)

Compare resultsWrite F-PIO (F_CTRL_2)

t

(F-OB)

Read F-PII (F_CTRL_1)(F-OB)



Execute F-user program

Execute coded F-user program

Compare results

Write F-PIO (F_CTRL_2)

t

F-runtime group

SIMATIC S7-1200F Modules Fail-safe compact CPUs



SIMATIC S7-1200F ModulesFail-safe Compact CPUs

CPU Features CPU 1211C CPU 1212FC CPU 1214FC CPU 1215FC CPU 1217C

Standard CPU DC/DC/DC, AC/DC/RLY, DC/DC/RLY DC/DC/DC

Failsafe CPU - - DC/DC/DC, DC/DC/RLY -

Work Memory, Integrated 30 KB 50 / 75 KB 75 / 100 KB 100 / 125 KB 125 KB

Load Memory, Integrated 1 MB 2 MB 4 MB 4 MB 4 MB



Retentive Memory, Integ. 10 KB 10 KB 10 KB 10 KB 10 KB

Bit Memory (M) 4 KB 4 KB 8 KB 8 KB 8 KB

Integ. Standard Digital I/O 6 Inputs / 4 Outputs 8 Inputs / 6 Outputs 14 Inputs / 10 Outputs 14 Inputs / 10 Outputs 14 Inputs / 10 Outputs*)

Integ. Standard Analog I/O 2 Inputs 2 Inputs / 2 Outputs

Process Image Size 1024 Bytes for Inputs / 1024 Bytes for Outputs

Signal Board Expansion 1 max.

Signal Module Expansion none 2 max. 8 max.

Max. Local I/O – Digital 14 82 284 284 284

Max. Local I/O – Analog 3 19 67 69 69

SIMATIC S7-1200F ModulesFail-safe Compact CPUs

CPU-Features CPU 1211C CPU 1212 FC CPU 1214 FC CPU 1215 FC CPU 1217C

Boolean execution time 0,085 µs / instructie

Move word execution time 1,7 µs / instructie

Real math. execution time 2,3 µs / instructie



S7-1200 F-I/O modulesParameter



SM 1226

S7-1200 F-I/O modulesF-DI 16 x 24 V DC



SM 1226F-DI 16 x 24 VDC

S7-1200 F-I/O modulesF-DI 16 x 24 V DC - Kenmerken

SM 1226 F-DI 16 x 24 VDC

Kenmerken

• centrale automatisering

• 16 ingangen t/m SIL 1 resp.• 8 ingangen t/m SIL 3

• 2 separate kortsluit beveiligde sensor voedingen



• Geïntegreerde diagnose van ingangscircuit–korstluit bewaking – discrepantie evaluatie

• Extern voeden van sensor mogelijk

• Module passiveerd in geval van een fout

• Afmetingen:70 x 100 x 75 [mm]

• max. kabel lengte:200 m afgeschermd /niet afgeschermd

S7-1200 F-I/O moduleF-DI 16 x 24 V DC – applicatie voorbeeld

Noodstop

module diagnose

• Two-channel evaluation (1oo2) channel 0 & 8 als 1 channelgroep �

1 signaal in process image van de ingangen



• Interne sensor voeding

• Kortsluit bewaking

• Discrepantietijd evaluatie

�� Hoge graad van diagnose (t/m SIL 3)

S7-1200 F-I/O module F-DI 16 x 24 V DC – applicatie voorbeeld

Twee handen bediening

module diagnose

• One-channel evaluation (1oo1)






• GEEN discrepantietijd evaluatie

�� Gemiddelde graad van diagnose(tot SIL ??)

S7-1200 F-I/O moduleF-DI 16 x 24 V DC – applicatievoorbeeld

Hekbewakingsschakelaar (OSSD-signaal)

module diagnoses

• Two-channel evaluation (1oo2) channel 0 & 8 als 1 channelgroep �

1 signaal in process image van de ingangen



• Externe sensor voeding

• Geen kortsluit bewaking(sensor geïntegreerd)

• Discrepantietijd evaluatie

�� Gemiddelde graad van diagnose(tot SIL ??)

SM 1226

S7-1200 F-I/O modulesF-DQ 4 x 24 V DC



SM 1226 F-DQ 4 x 24 V DC

S7-1200 F-I/O modulesF-DQ 4 x 24 V DC Kenmerken

SM 1226 F-DQ 4 x 24 VDC

Kenmerken

• centrale automatisering

• 4 uitgangen 2A (P-/M-schakelend) tot SIL3

• max. belasting 7A



• max. belasting 7A


• Kruislingse sluiting bewaking

• Module passiveerd in geval van een fout

• afmeting:70 x 100 x 75 [mm]


S7-1200 F-I/O moduleF-DQ 4 x 24 V DC – applicatievoorbeeld

Two-channel contactor besturing

module diagnose

• Kortsluiting P naar L+



• Kortsluiting M naar aarde

• Kruislingsesluiting detectie

• Geen draadbreuk herkenning� Additionele maatregelen noodzakelijk, b.v. feedback bewaking

�� Hoge graad van diagnose (tot SIL ??)

S7-1200 F-I/O modulesF-DQ 4 x 24 V DC

Darktest

• Testsignaal tijdens hoog-status (� „1“) van het kanaal

• Afwisselende tijdelijke deactivatie van P resp. M en het teruglezen van het uitgangssignaal

• Voldoende langzame actoren reageren niet op het



readback

• Voldoende langzame actoren reageren niet op het testsignaal

Darktest detecteerd de volgende fouten:� Kortsluiting, bv.. P0 naar L+, M0 naar Aarde� Kruislingse sluiting, bv. P0 naar P1, M0 naar M1

S7-1200 F-PeripheryF-DQ 4 x 24 V DC

Switch-On Test

• Testsignaal tijdens laag-status (� „0“) van het kanaal

• Afwisselend tijdelijk activeren van P resp. M en teruglezen van het uitgangsignaal

• Actoren schakelen niet als gevolg van het test signaal



readback

• Actoren schakelen niet als gevolg van het test signaal

Switch-On test detecteerd de volgende fouten:� Kortsluiting, bv. P0 naar L+, M0 naar Aarde� Kruislingsesluiting, e.g. P0 naar P1, M0 naar M1

SM 1226

S7-1200 F-I/O modulesF-DQ 2 x Relais



SM 1226 F-DQ 2 x Relais

S7-1200 F-I/O modulesF-RLY

SM 1226 F-RLY Kenmerken

• Centrale automatisering

• 2 resp. 4 relais uitgangen / tot SIL3

• Spanningsrange 5 - 30 V DC, 5 - 250 V AC



• Spanningsrange 5 - 30 V DC, 5 - 250 V AC

• max. stroom / kanaal 5 A max. stroom / module 10 A

• module passiveerd in geval van een fout

• afmetingen:70 x 100 x 75 [mm]


S7-1200 F-I/O moduleF-RLY – applicatievoorbeeld

Eén kanaal - contactor besturing

module diagnose

• interne diagnose van de relaiscontacten



�� Gemiddelde graad van diagnose (t/mSiL2) Twee fysiek gescheiden relais

contacten die worden bestuurd door één logische uitgang�Twee-kanaal contactorbesturing realiseerbaar

Hardware in de software



S7-1200 F-I/O modules Passivatie/Reïntegratie



S7-1200 F-I/O modulesF-I/O modules DBs

Name Usage Description

• Iedere F-module heeft een F-Periphery datablok als onderdeel van de systeem-blokken

• Variabele voor status evaluatie van specifieke F-module, gebruikt in het F- programma, bv. Gebruiker gecontrolleerde reïntegratie van F-module



ACK_NEC write =1 � handmatieg reïntegratie

ACK_REI write=1 � opgaande flank triggert reïntegratie van F-module

…(see manual) … …

QBAD read =1 � module gepassiveerd, „safe state“

ACK_REQ read =1 � reïntegratie van module gevraagd

…(see manual) … …

S7-1200 F-PeripheryStatuswaarde van de kanalen

• Additionele signalen als onderdeel van het proces image van de ingangen (PII)

• Eén statuswaarde voor ieder F-DI dan wel F-DQ kanaal voor gebruik in het veiligheidsprogramma

• Informatie over:



• Informatie over: Geldigheid van specifieke proces waarde

• 1: specifiek kanaal geeft: geldige waarde

• 0: module is gepassiveerd, kanaal geeft failsafe vervangingswaarde

Opbouw F-programma



SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedF-Runtime groep

Architectuur van F-Programma S7-1200F



SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedSafety Administration Editor

De Safety Administration Editor helpt gebrukers met de volgende taken:

• Configuratie van de F-runtime group

• Toont staat van safety-programma en safety operating modus

• Informatie over F-signature (Handtekening)



• Informatie over F-signature (Handtekening)

• Configuratie van CPU beveiliging

• Basis instellingen van het safety-programma

� Safety-Administration-Editor toegangkelijk via knop in project navigatie

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedF-Systeem blokken

Het veiligheidprogramma bestaat uit…

• F-FB/F-FC blokken (door de gebruiker gedefinieerd)• Aanpassingen in de folder „program blocks“ • Program afroep (Call) in Main-Safety-Block

• Systeem blokken



• Systeem blokken• Worden gegenereerd tijdens compileren van het

gebruikersprogramma • Gecodeerde gebruikersprogramma � „Coded Processing“• F-Peripherie data blokken

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedTIA-Portal functieblok bibliotheek

Basis Logische bouwstenen:Gebruik in veilige programma gelijk aan het gebruik in een standaard programma (bit operations, timer, counter, …)Gecertificeerde F-Safety blokken: Alleen beschikbaar voro gebruik in veiligheidsprogramma

Veiligheidsfunctie Beschrijving

NoodStop met ‘vrijgave/ reset’ voor Stop categorie 0 en 1



NoodStop met ‘vrijgave/ reset’ voor Stop categorie 0 en 1

Implementatie van feedback bewaking

Implementatie van hekbewaking

Tweehandenbedieing met vrijgave / reset

Parallel muting met twee respectievelijk vier muting sensoren

1oo2 evaluatie van twee een-kanlaige sensoren gecombineerd met discrepantie evaluatie

Vrijgave / reset voor gelijktijdige re-integratie van F-I/O modules

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedBibliotheek voor safety functieblokken

Meest relevante parameters van safety functieblok

Parameter Beschrijving

Inga

ngen

E_STOP, IN, ON, … Input van specifiek sensor signaal

ACK Vrijgave / reset van safety functie blok

ACK_NEC 0: vrijgave / reset automatisch– 1: ack handmatig met ACK ingang



Inga

ngen

ACK_NEC 0: vrijgave / reset automatisch– 1: ack handmatig met ACK ingang

…

uitg

ange

n Q Enable uitgang van safety functie blok

Q_DELAY Vertraagd enable uitgang, parameteerbaar

ACK_REQ status uitgang– vrijgave / reset wordt gevraagd

…

Diagnose



SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedDiagnose

Er zijn meerdere mogelijkheden voor diagnose van de S7-1200F controller dan wel het safetyprogramma:

Geïntegreerde systeem diagnose• communicatie-/kanaal-/module error als lijst in het diagnose buffer of controller• Uitlezen van het diagnose buffer via de webserver• Systeem diagnose view in HMI scherm



• Systeem diagnose view in HMI scherm

Door gebruiker gedefinieerde diagnose in safety prog ramma• Breid het safety programma uit met diagnose signalen van F-periphery modules

(QBAD, ACK_REQ,…)• Sluit uitgangensignalen van safety functie blokken aan

(ACK_REQ,…)

Na het activeren van de web-server is de volgende i nformatie beschikbaar op de „start paginag“:

• TIA Portal en STEP 7 Safety versie

• Safety modus actief / niet -actief

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedWebserver – Toegevoegde waarde voor Safety



• Safety modus actief / niet -actief

• Handtekening over het geheel

• Laatsre fail-safe modificatie

SIMATIC S7-1200 met Safety IntegratedWebserver – Toegevoegde waarde voor Safety

Elke F-I/O module toont de volgende informatie:

• F-parameter handtekening(met PROFIsafe adres)

• Safety modus



• F-monitoring tijd

• F-source address

• F-destination address

Safety Integrated – AddOnAcceptatie support – Safety print-out

De ‘safety print-out’ biedt documentatie van het saf ety programma en biedt ondersteuning bij de acceptatie test van het systee m!

In de ‘safety printout’vindt u:• Algemene informatie voor het identificeren van het programma zoals

• Gebruikte software versies• F-signature (handtekening) en tijdstempel van laatste keer compileren



• F-signature (handtekening) en tijdstempel van laatste keer compileren

• Informatie over de gebruikte hardware componenten zoals• F-CPU met geconfigureerde firmware versie• Toegepaste F-I/O modules en hun configuratie

• Informatie over het safety programma zoals.• Gebruikers blokken met offline ondertekening• Gebruikers bilbliotheek blokken met offline ondertekening

Safety Integrated – AddOnAcceptatie support – Safety printout

Procedure voor het creeren van de ‚safety printout‘

1 Selecteer de SafetyAdministration Editor

van de F-CPU, van welke je het veiligheids-

overzicht wil creëren.

2



Selecteer "Project > Print" in de menubar of de print knop in de

toolbar.

Safety Integrated – AddOnFunctionele ondertekening

Functionele ondertekening verschilt van:

Collectieve F-ondertekening• Collectieve ondertekening voor F-runtime groep + F-programma blokken + systeem blokken

F-Block ondertekening• Ieder F-blok krijgt zijn eigen F-ondertekening



Properties:

• Eenvoudig verglijken van F-programma, aangaande functionele aanpassingen

• Focus en traceren van wijzigingen in safety programma

• Geen invloed op F-signature na veranderen van commentaren, bloknummering, time stamps

Safety Integrated – AddOnFunctionele ondertekening

...Extract van Safety-Administration Editor:



Bescherming



Safety IntegratedBescherming

Hardware beveiliging

De default bescherming is “Geen bescherming”

Iedere gebruiker lezen en schrijven en het veranderen

van hardware configuratie en software blokken

Paswoord alleen voor fail-safe



Read only

HMI communicatie is mogelijk

Totale bescherming

Safety Integrated Bescherming

S7-1200F beveiliging

Een individueel waachtwoord voor ieder toegangsniveau

(b.v. voor berschillende gebruikersgroepen)



Ondersteuning en support



Safety Integrated – Best Practices Industry Online Support

Programmeer richtlijn:• Optimized Blocks, datatypes, instructions• storage concept, symbolic addressing, libraries• Recommentations for Step 7 Safety in TIA-Portal• …

Programmeer Styleguide :



Programmeer Styleguide :• Consistent continuous style• Easily readable and comprehensible• Simple maintenance and reusability• Easy and quick troubleshooting and error correction• Efficient working at the same project with several programmers• …

� Industry Online Support (https://support.industry.siemens.com/cs/document/81318674/programming-guideline-and-programming-styleguide-for-s7-1200-and-s7-1500?dti=0&lc=en-DE)

Safety Integrated – Best Practices Structureren van gebruikersprogramma

� Hergebruikt gelijke logische opbouw

� Minder moeit bij fout zoeken

� Standaardisatie van programma structuur

gebr

uker

spro

gram

ma



� Positieve invloed op compiletijd

gebr

uker

spro

gram

ma

Safety Integrated – Best PracticesData uitwisseling tussen standaard/safety programma

− Verandering in het standaard programma kan invloed hebben op het safety programma, dien ten gevolge, safety-programma krijgt een nieuwe functionele ondertekening, de CPU moet hiervoor in Stop voor de programma download

gebr

uike

rpro

gram

ma



download

− Nieuw F-ondertekening door veranderingen in het standaard programma, geen veranderingen in het in het safety-programma

− Risico op of data corruptie / manipulatie (�CPU-Stop!)

� Gebruik maken van transfer data blok(data buffer)

gebr

uike

rpro

gram

ma

Safety Integrated – Best PracticesData uitwisseling tussen standaard/safety programma

gebr

uike

rpro

gram

ma



gebr

uike

rpro

gram

ma

Fun

ctio

nsE

ngin

eerin

g

TIA

Por

tal

Safety Integrated – AddOnToegevoegde waarde met Totally Integrated Automation

• Efficient Engineering

• Integrated System diagnostic

• „Security integrated“

PLC IO IPC MotionHMI



Effi

cian

tF

unct

ions

Com

mon

D

ateb

ase

TIA

Por

tal

• Library Concept

• „Teamengineering “

• Integrated Trace

• „Safety integrated“

SIMATIC S7-1200 metSafety Integrated… gebruikmaken van alle TIA Portal kwaliteiten in voordeel van Safety

… bijvoorbeeld Eigenschap Voordeel

• Globale bibliotheek concept • Vereenvoudigde validatie voor IO modules en functie blokken

• Automatisch versiebeheer�

• Geïntegreerde web-server

�

• Wereldwijde toegang tot diagnose data met standaard internet technologie



�(b.v. webbrowsers)

• Geïntegreerde systeem diagnose

�

• Eenvoudig en snel lokaliseren van fouten door gedetailleerde fout berichten in plain tekst … ook wereldwijd via webserverServer

• Veiligheidslogica via software in plaats van bedrading �

• Minder bedrading• Eenvoudig aan te passen• Snelle inbedrijfname

Previous solution Integrated solution

Siemens Nederland N.V.DF FA PRMJeroen Vellinga

Telefon: +31 (0)70 333 3275

E-Mail: [email protected]

Bedankt voor uw interersse!



siemens.nl/safety-integrated

Safety Integrated:

Oplossingen – Ondersteuning – Tools


www.siemens.nl/industry/machineveiligheid

Documents

SIMATIC S7-1200F / STEP 7 Safety Basic - Industry · STEP 7 Safety Basic …gebruikmaken van alle TIA Portal kwaliteiten in voordeel van Safety Snel starten Uniforme bruikbaarheid