こちらは新しい記事シリーズで、三菱のRJ71SEIP91-T4を使用し様々な通信テストを行います。前回はRJ71SEIP91-T4とOMRON NX1-9000とSL5500でCIP Safety Class 0 通信を構築しましたが、今回はRJ71SEIP91-T4のP2でTURCK社のTBIP-L5-4FDI-4FDXとCIP SAFETY Class通信方法を０から構築し、GXWORKS3内にもSafetyFBを使用し安全プログラムを作成していきます。
さ、FAを楽しもう。
Reference Link
Reference Video
OMRON.TurckのCIP Safety IOと繋がってみよう
MELSEC iQ-R Safety Function Block
Safety FBは、ISO13849-1:2015 PLe、IEC62061:2012 SIL3、IEC61508:2010 SIL3の認証を取得したメーカー提供のファンクションブロックです。 そのSafetyFBはMELSEC iQ-RシリーズのセーフティCPUで使用できます。
特徴
SafetyFBを使用することにより、様々なメリットがあります。
✓安全プログラムの生産性と保守性の向上
安全アプリケーションのプログラミングに使用される主要な関数を安全FBライブラリとして提供します。 安全FBを使用することで安全プログラムがシンプルになり、安全プログラムの生産性・保守性が向上します。 また、安全プログラムのデバッグや検証の効率も向上します。
✓安全認証FBを使用した高い安全レベルのアプリケーション
セーフティFBはセーフティ認証を取得しているため、ISO13849-1:2006 PLe、IEC62061:2012 SIL3、IEC61508:2010 SIL3に準拠したセーフティアプリケーションを構築することができます。 ユーザはセーフティFBを使用して高度な安全アプリケーションを開発することができ、ユーザが開発した安全アプリケーションの安全認証を検査員から取得することが容易になります。
✓安全プログラムの信頼性向上
ユーザーは安全 FB の内部ロジックを読むことができないため、ユーザーがカスタマイズや修正することはできません。 そのため、故意や誤操作によって安全 FB を意図的に変更することができず、プログラムの安全機能の信頼性が向上します。 また、安全FBとその名前はユーザが作成・変更できないため、使用される安全FBは認証品か否かをその名前で識別できます。
✓診断コードの表示
診断コードには、エラーコードとステータスコードがあります。 安全 FB が内部エラー ( パラメータの範囲外や無効なスタティック Reset を含む ) を検出すると、エラーコードを表示します。 エラーが検出されないときは、安全 FB はステータスコードを表示します。 診断コードは、安全 FB の動作状態の把握やデバッグに役立ちます。
✓ラダーと組み合わせ
安全FBは、ラダープログラム内で使用できます。 一般的なラダーと認証された安全機能を組み合わせることで、ユーザは安全で柔軟性の高い安全プログラムを作成できます。
Functions
Input signal/ i_bActivate
i_bActivateはセーフティFBを作動させるかどうかを設定します。 i_bActivateがOFFの場合、出力信号の値はすべてデフォルト値に設定される。 CC-Link IE フィールドネットワーク用セーフティリフレッシュ通信状態の信号を入力することで、セーフティステーションの異常時にセーフティ FB を不活性化し、不要な信号を出力しないようにします。
Reset selection
安全 FB のリセット方法は，i_bS_StartReset(安全 FB 起動後)または、i_bS_AutoReset(安全入力 復帰後)から選択できます。
Manual reset
この方式では、セーフティ入力信号が正しく設定されていても、セーフティ出力信号がすぐにはONになりません。 安全入力信号が正しく設定されている状態で、セーフティ入力信号 i_bReset を OFF から ON にすることで、セーフティ出力信号が ON になります。
Automatic reset
この方式では、安全入力信号が正しく設定されると、安全出力信号が即座にONに設定されます。
Generic State Diagram
安全 FB の状態は、安全 FB 仕様に記載された状態図に従って遷移します。 ただし、CPUモジュールの動作ステータスがSTOPまたはPAUSEのときは、プログラム動作は中断されます。 そのため、状態遷移は起こりません。
M+SF_ESTOP_R
このFBは非常停止ボタンを監視するための安全関連FBであり、非常停止機能（停止カテゴリ0）に使用できます。
Input labels
| Variable | Data Type | Description |
| i_bActivate | Bit | セーフティFBを作動させます。 |
| i_bS_EStopIn | Bit | 非常停止ボタンからの入力信号ON=非常停止ボタンからの入力信号が ON に設定されます。 |
| i_bS_StartReset | Bit | 起動した（初回）安全FBのリセット方法の選択 |
| i_bS_AutoReset | Bit | 入力信号をONにリセットするリセット方法の選択ON=自動リセット |
| i_bReset | Bit | リセット入力 |
Output labels
| Variable | Data Type | Description |
| o_bReady | Bit | 安全FBが作動しているか |
| o_bS_EStop_Out | Bit | 安全出力 |
| o_bError | Bit | ON=エラー |
| o_wDiagCode | Word [signed] | 診断コード |
State Diagram
Timechat
Implementation
これからCIP Safety接続や安全プログラムを構築します。
TURCK Side
最初にTURCK社のTBIP-L5-4FDI‐4️FDXから構築します。
Access WebServer
Turck CIP SafetyモジュールのWeb serverにアクセスします。
Login
右にあるLoginボタンでLoginしましょう。
Default Passwordはpasswordです。
Done!Logintしたら設定できる項目も増えました。
Factory Reset
最初はCIP SafetyモジュールをFactory Resetします。
Station Configuration>Reset to Factory Defaultsをクリックします。
Etherent/IP Memory Map
こちらはTurck CIP SafetyモジュールのNormal Ethernet/IP 接続に使用するInstance番号やメモリMappingです。
Install the Tools
今度は下記のサイトからTurckのSafety ConfiguratorをDownloadしてください。
注意するのはソフトウエアのDownloadするにはクーポンコードが必要で、ローカルのTurck Officeに問い合わせしてください。
https://www.turck.jp/ja/product/SW_Turck_Safety_Configurator
Install.exeをダブルクリックしソフトウエアのインストレーションを開始します。
言語を選び、Installで進みます。
しばらく待ちます…
Next>で進みます。
ライセンスに同意し、Nextで進みます。
Nextで進みます。
インストレーションを開始します。
しばらく待ちます…
Done!
インストーラーを閉じます。
次はライセンスの入力が求められ、Yesで進みます。
Coupon Codeを選び、先程ソフトウェアをDownloadしたときで使用したCoupon Codeを入力しましょう。
しばらく待ちます…
Done!
Create your project
TurckのSafety Configuratorを起動します。
File>New>New Workspaceで新しいWorkspaceを作成します。
Workspaceの保存先を設定します。
Checkを入れてOKで進みます。
プロジェクトで使用するSafety IO Blockを選びます。
今回使用するのはTBIP−L5−4FDI−4FDXなので、直接先程のリストから選ぶか、もしくはOrder Numberに沿ってデバイスを選んでもOKです。
TBIP−L5−4FDI−4FDXを選び、Okで進みましょう。
OKで確定します。
次はSafety IOの基本設定画面に変わります。
Local I/OsはSafety IO Blocksの各IO Portの設定を行うことができます。
今回の記事ではすべてDefautlのままにします。
今度は”Show Advanced Settings”のCheckboxを入れます。
Properties画面にCIP Safety関連の設定も表示され、SCID Time Stampを設定するために”Accept current time”をクリックしてください。
すべての設定が完了したらOkで進みます。
プロジェクトを保存します。
Commissioning Wizard
今度はTurck のCIP Safety Configuratorとデバイスを接続するため、Commissioning Wizardを起動します。
Next>で進みます。
Safetyプロジェクトの認証User NameとPasswordを設定することができます。
もちろん、そのStepは必ずではないので、必要のない場合はSkipしてください。
注意するのはUserとPassword設定した場合、Safety プロジェクトをDownloadする際、そのValidator名とPasswordが求められます。
最初は”No Connection”というエラーが表示されます。これはPCとデバイス間で接続するEthernet Interfaceがまだ設定されていないのが原因です。
Setup Interfaceをクリックします。
Interface Configuration画面が表示されます。
Ethernetを選択し>Search for deviceをクリックします。
Done!TurckのCIP Safety IO Moduleが見つかりました。そのModuleを選択し、Okで進みます。
最後はOkボタンをクリックしPCとデバイスを接続します。
YesでConfigurationを保存します。
Default Passwordを変更し、Okで進みます。
しばらく待ちます…
Done!
OKで進みます。
Moduleが再起動するので、しばらくお待ち下さい…
Finishをクリックします。
最後は変更したConfigurationを保存しましょう。
Mels Side
最初に三菱とRJ71SEIP91-T4側を設定します。
Create New Project
GXWORKS3を起動し、Project>Newで新規プロジェクトを追加します。
今回記事で使用したのはR32SF Safety PLCです。
Safety PLCを使用するにはプロジェクトにUser nameとPasswordの設定が必要です。
User nameとPasswordを設定し、Okで進みます。
プロジェクトが作成されたら、Setting Changeをクリックします。
Use Module LabelのOptionをつけます。
Done!プロジェクトが作成されました。
Module Configuration
Hardware Configurationを設定するために、Module Configurationをクリックします。
こちらはModule Configurationの画面になります。
Add R35B
IQ-R Series>Main Base>R35BをDropし、今回記事で使用するBase Unitを追加します。
Done!
Add R61P
次はPower Suppy>R61Pで今回記事で使用する電源モジュールを追加します。
Done!
Add PLC into PLC Rack
R32SF Safety PLCをCPU SlotにDropします。
Done!それでCPUをRackにインストールしました。
Add R6SFM
CPU Extension>R6SFMでCPUの安全拡張ユニットを追加します。
Done!
Add RJ71SEIP91-T4
最後はNetwork>RJ71SEIP91-T4をSlot1にDropします。
Done!
Save the Configuration
次はModule Configurationを保存します。
OKで進みます。
M+Global
先程Module Label使用の設定を有効にしたので、Label>Global Label>M+GlobalというGlobal Variable Listが追加されました。
M+Globalには今回記事で使用したCPUやモジュール(もちろんRJ71SEIP91-T4)のラベルが定義されました。
Check your Configuration
Convert>Rebuild Allで一回Hardware Configuration問題ないかを確認しましょう。
Reset User
R32SF Safety PLC本体のPasswordを忘れた場合に、PLCデータを初期化し、すべてのデータをリセットしましょう。Online>User Authentication>Initialize all PLC Dataをクリックします。
Write User Data
次は今回プロジェクトのUser DataをCPUに書き込むため、Online>User Authentication>Write User information to PLCでUser dataをR32SF Safety PLCに書き込見ます。
Yesで進みます。
さらにYesで進みます。
Done!
Write to PLC
Hardware Configurationを一旦CPUに書き込むため、Online>Write to PLCを実行してください。
Check RJ71SEIP91-T4 IP Address
現在RJ71SEIP91-T4のIPアドレスを確認するため、Diagnosis>System Monitorをクリックします。
RJ71SEIP91-T4 モジュールをダブルクリックします。
RJ71SEIP91-T4の診断情報を確認でき、Module Information List Tabを開きます。
RJ71SEIP91-T4の詳細情報が表示され、P1=192.168.250.11を確認できました。
Configure Ethernet/IP Network
次はEthernet/IPネットワークを構築するため、RJ71SEIP91-T4>CIP Safety Configuration Toolをダブルクリックし、ツールを起動しましょう。
Install EDS File
CIP Configuration Tools>Device Library>Add EDSでEDS Fileをインストールします。
EDS File追加画面が表示されます。
”Add EDS From Directory and Sub Directory”>BrowseでEDS Fileが格納されているFolderを設定します。
Next>で進みます。
それならのEDS Fileをインストールするのであれば、Next>で進みます。
Done!
EDS Fileがインストールされました。
Start Detection
Network Detection>Start Network detectionでネットワーク内のEthernet/IPデバイスを検索します。
OKで進みます。
しばらく待ちます…
Done!TURCK社のTBIP-L5-4FDI‐4️FDXを見つけました。
TBIP-L5-4FDI‐4️FDXを右クリックし>Insert in ConfigurationでTBIP-L5-4FDI‐4️FDXをネットワークConfigurationに追加しましょう。
Done!
Check Ping
Send Ping機能通信を確認しましょう。
Infomration
Infomration TabでTBIP-L5-4FDI‐4️FDXの情報を更新し、再確認しましょう。
Safety Settings
Safety Connectionを構築するために必要なパラメータを設定します。
Safety Parameters
先ほど追加したTBIP-L5-4FDI‐4️FDXを選び>Safety Settingsを>Safety Parameters Tabを開きましょう。
Signature in Device
TURCKのTBIP-L5-4FDI‐4️FDXのSNCTを確認します。Signature in Deviceの項目にあるRefreshボタンをクリックしデバイス上のSNCTを取得します。
Cpoy the Signature
Copyボタンをクリックしデバイス本体に設定されたSNCTを複製します。
Paste to Configuration
Signature in SNCTの項目にある”Paste”ボタンをクリックします。
Done!
Configuration Type
今回TURCKのモジュールの設定は別ツールで行いますので、Configuration Typeを”Externally Initialized”に設定しましょう。
Safety Connection
次はSafety Conenction Tabを開きます。
Check Type
Check TypeをCompatible Moduleに設定します。
Connection Type
次はConnection Typeをアプリケーションに合わせて設定しましょう。今回の記事ではDeafult設定しますので、特に変更する必要がありません。
Configure Safety Label
TBIP-L5-4FDI‐4️FDXとRJ71SEIP91-T4のデータ交換するためのModule Labelを設定するために、Safety Communication Module>CPU Data Exchangeをクリックします。
こちらはRJ71SEIP91-T4と各CIP Safety 接続のLabelやデバイス設定画面です。
TURCKのTBIP-L5-4FDI‐4️FDXと交換するデータのデバイス・ラベルを設定します。
Export Label to GxWorks3
最後は”GxWorks3 Copy Labels”のボタンをクリックし、ツールで設定したMapping設定をGxWorks3 のプロジェクトに貼り付けましょう。
Label>Global Label>右クリック>Add New Dataします。
Category項目でSafetyを設定します。
Global Label List名を入力し、OKで確定します。
Done!
Safety Global Label Listを開き、”Show Details”をクリックします。
次はCtrl+Vで先ほど設定したラベルを貼り付けましょう。
Done!
Listing
今回RJ71SEIP91-T4で構築したCIP Safety設定を確認するため、Configuration>Listingをクリックします。
Done!
Safety Operation
次はNetwork2のSafety設定を操作します。
Safety Reset
Safety>Safety ResetでRJ71SEIP91-T4のPort2をリセットします。
Resetをクリックします。
Yesで進みます。
Done!
PLCを再起動しましょう。
Edit TUNID
EditボタンをクリックしRJ71SEIP91-T4のPort2のTUNIDを設定します。
Time-basedもしくは手動で設定可能で、今回は手動でTUNIDを設定します。
Set TUNID
最後はSet TUNIDボタンをクリックしRJ71SEIP91-T4 P2のTUNID を設定しましょう。
Done!
Download Configuration
Network2にConfigurationをDownloadしましょう。
Configure Safety Cycle Time
次はSafety Cycle Timeを三菱のSafety PLCとRJ71SEIP91-T4に合わせる必要があります。TimingsのTabにSafety Cycle timeが13.3msとCIP Configuration Toolsが計算されます。
R32SFCPU>CPU Parameterをクリックします。
Safety Factory Setting>Safety Cycle Timeで先程CIP Configuration Toolsに自動計算されたCycle Timeより小さく設定しましょう。
Add Shared GVL
次はStandard/Safety SharedのGlobal Label Listを追加します。
NonSafety-Program
非安全プログラムを作成します。
下図のようにRJ71SEIP91-T4の通信開始信号や各接続の状態を取得します。
| RJ71SEIP91_1.stEIPCls1_P1.uSet_CommunicationStartupRequest_D:=1; RJ71SEIP91_1.stEIPCls1_P2.uSet_CommunicationStartupRequest_D:=1; gModuleOK:=RJ71SEIP91_1.bSts_ModuleReady; gConnection528OK:=RJ71SEIP91_1.stCIP_Safety_P1.bnDataLinkStatus_Out_D[1]; gConnection529OK:=RJ71SEIP91_1.stCIP_Safety_P1.bnDataLinkStatus_In_D[2]; gConnection3TURCKOK:=RJ71SEIP91_1.stCIP_Safety_P2.bnDataLinkStatus_In_D[3] and RJ71SEIP91_1.stCIP_Safety_P2.bnDataLinkStatus_Out_D[3]; fbTON1(IN:= gReset ,PT:= T#1s ); IF fbTON1.Q THEN gReset:=FALSE; END_IF; ; |
Add Safety Library
Safety LibraryをGXWROKS3プロジェクトに追加します。
今回使用するのはSafetyFBのM+SF_ESTOP_R_01Aです。
該当するSafetyFBを右クリック>Add to Project>Create FB Fileします。
Done!
SafetyFBを使用したいときはそのFBをSafetyラダーにDropします。
SafetyFBのInstance名を設定します。
Done!最後は普通のFBと同じように入出力を繋いでいただければOKです。
Safey Program
今度は安全プログラムを作成するため、Fixed Scan>右クリック>Add New Dataをします。
CategoryをSafetyに選択します。
Data typeをProgram Blockに設定します。
三菱の安全プログラムではLadderのみで作成できます。
Done!
こちらは今回三菱側が作成した安全プログラムです。
Rung1
RungはRJ71SEIP91-T4モジュールの状態が正常なのかチェックし、またTURCK社のTBIP-L5-4FDI‐4️FDXと通信状態OKなのかを確認します。
Rung2/3
Rung2/3はTURCK社のTBIP-L5-4FDI‐4️FDXからCIP Safety通信経由で受け取った非常停止信号を遅延させてからプログラムで使用します。
Rung4-9
Rung4-9は三菱電機から提供された非常停止を制御するSafetyFBを使用します。
Rung10/11
Rung10/11は非常停止がOKの状態を確認取れば、CIP Safety経由でTURCK社のTBIP-L5-4FDI‐4️FDXにON信号を送り、Port5をONさせます。
Write
Online>Write to PLCでプロジェクトをCPUにDownloadしましょう。
Reset Power
最後はIQ-R CPUの電源を入れ直しましょう。
Result
こちらは実物ですね！
RJ71SEIP91-T4は現在P1とP2にもエラーなしで、Safety COM RUN・NSにも点灯しています。
TURCK社のTBIP-L5-4FDI-4FDX本体にあるMS・NS LED両方とも緑点灯になっています。
最初にGXWROKS3のCIP Configuration Toolsから通信状態を確認したいので、Network2を選び>Start Diagnosicをクリックします。
OKで進みます。
TURCK社のTBIP-L5-4FDI‐4️FDXの隣には緑のICONがついており、RJ71SEIP91-T4とTBIP-L5-4FDI‐4️FDXが正常通信してることを示しています。
今回TURCKのSafety Configuration Toolから確認しておきましょう。RJ71SEIP91-T4から送られたONコマンドも受信できました。
GXWROKS3も同様にTBIP-L5-4FDI‐4️FDXの信号を受け取りました。
非常停止のSafetyFBも正常に動いています。
こちらはRJ71SEIP91-T4が正常にCIP Safety通信してるときのLED状態です。
こちらの動画で実際に動作確認できます。