S7-1500和S7-1200 F-CPU間Flexible F-Link通信

從STEP7 Safety V15.1開始，S7-1200和S7-1500 F-CPU間可以通過Flexible F-Link進(jìn)行安全數(shù)據(jù)的交互。這表示安全數(shù)據(jù)能夠以數(shù)組的形式通過開放式通信進(jìn)行交互。

通過Flexible F-Link進(jìn)行安全數(shù)據(jù)交換具有以下特點(diǎn)：

安全數(shù)據(jù)需要建立在PLC數(shù)據(jù)類型（UDT）中；

每個UDT中最大支持100個字節(jié)的數(shù)據(jù)交互，支持故障安全數(shù)據(jù)類型；

適用于S7-1200和S7-1500 F-CPU；

用于通信的DB塊由系統(tǒng)自動生成；

每組通信具有唯一的UUID；

要求：

S7-1500 F-CPU的固件不低于V2.0；

S7-1200 F-CPU的固件版本不低于V4.2;

Safety system的版本不低于V2.2。

更多的關(guān)于創(chuàng)建和編寫、通信的安全程序的信息請參考故障安全系統(tǒng)組態(tài)和編程手冊。

Flexible F-Link通信過程說明

Flexible F-Link安全通信是以開放式用戶通信（例如TCP）的方式將一個F-CPU的F-DB數(shù)據(jù)發(fā)送到另一個F-CPU的F-DB中。示意過程如圖A所示：

圖A. Flexible F-Link 通信示意圖

F-CPU間組態(tài)Flexible F-Link，通過開放式用戶通信（如TCP）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，本質(zhì)上是兩個F-CPU間的F-communication DB間的數(shù)據(jù)交互。

通信過程如下(以PLC1發(fā)送安全數(shù)據(jù)到PLC2為例說明)：

PLC1在安全主程序 （Main_Safety_RTG1）中編程，將需要交互的安全數(shù)據(jù)從全局F-DB中傳送至F-communication DB中。數(shù)據(jù)為UDT類型。

PLC1調(diào)用發(fā)送指令（如TSEND）將F-communication DB中的數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC2，如圖A "SEND_ARRAY"。

PLC2調(diào)用接受指令（如TRCV）接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送至F-communication DB中，如圖A "RCV_ARRAY"。同時將交互的安全數(shù)據(jù)從F-communication DB中取出傳送至全局F-DB中。

PLC2調(diào)用發(fā)送指令（如TSEND），將安全校驗數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC1，如圖A "ACK_SEND_ARRAY"。

PLC1調(diào)用接受指令（如TRCV）接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送至F-communication DB中，如圖A "ACK_RCV_ARRAY"。

PLC1驗證安全校驗數(shù)據(jù)無誤，執(zhí)行下一次的安全數(shù)據(jù)的發(fā)送。

F-communication DB的說明

F-communication DB在兩個F-CPU進(jìn)行Flexible F-Link設(shè)置后分別自動生成，設(shè)置過程見下文示例。如圖B所示：

圖B. F-communication DBs

發(fā)送端與接收端的F-communication DB 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同。如圖C所示：

圖C.F-communication 發(fā)送/接收DB

SEND_DATA：需要發(fā)送給伙伴的安全數(shù)據(jù)，由用戶自定義生成。安全數(shù)據(jù)需要用戶在安全主程序中編程進(jìn)行傳送。

ACK_RCV_ARRAY: 接收的安全校驗數(shù)據(jù)。

SEND_ARRAY: 需要通過發(fā)送指令（如TSEND）發(fā)送給伙伴的數(shù)組，由安全數(shù)據(jù)和校驗信息組成。

RCV_ARRAY: 接收端PLC通過接收指令（如TRCV）接收的數(shù)組，由安全數(shù)據(jù)和校驗信息組成。

RCV_DATA: 接收端接收到的安全數(shù)據(jù)，即由發(fā)送端PLC交互的數(shù)據(jù)。用戶可在安全主程序編程將該數(shù)據(jù)傳送至F-DB中。

ACK_SEND_ARRAY: 需要接收端PLC通過發(fā)送指令（如TSEND）發(fā)送出去的安全校驗信息。

概括來說，對于發(fā)送端，①②位于DB塊的"Input"接口區(qū)，需要由外部傳入數(shù)據(jù)；③位于DB塊的"Output"接口區(qū)，需要將該數(shù)據(jù)發(fā)送出去。而對于接收端，④位于DB塊的"Input"接口區(qū)，需要由外部傳入數(shù)據(jù)；⑤⑥位于DB塊的"Output"接口區(qū)，需要將該數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

此外，接收端DB塊中的PASS_OUT為TRUE時，將輸出故障替代值"PASS_VALUES"。當(dāng)"ACK_REQ"為TRUE時，表示故障消失需要手動確認(rèn)，輸入信號"ACK_REI"觸發(fā)上升沿后，數(shù)據(jù)交互即可正常。

示例所使用的軟硬件環(huán)境

本節(jié)內(nèi)容，將實現(xiàn)將S7-1500F-CPU中的數(shù)據(jù)通過Flexible F-Link的方式發(fā)送到S7-1200F-CPU中。

測試所用產(chǎn)品：

CPU 1511F-1PN (6ES7 511-1FK01-0AB0 ,V2.5)

CPU 1215FC DC/DC/DC (6ES7 215-1AF40-0XB0 , V4.2)

Safety system version V2.3

TIA Portal Step7 professional V16

Step7 safety V16

實現(xiàn)交互的數(shù)據(jù)區(qū)

通過以下步驟，實現(xiàn)將plc1的DB6中的數(shù)據(jù)發(fā)送到plc2的DB3中。如圖1所示：

圖1.安全數(shù)據(jù)交互區(qū)

S7-1500F側(cè)編程組態(tài)

添加S7-1511F和S7-1215FC，分別設(shè)置兩個CPU的IP地址為192.168.0.15和192.168.0.12，并連接在一個子網(wǎng)中。如圖2所示：

圖2.添加新F-CPU

添加符合F的PLC數(shù)據(jù)類型。如圖3所示：

圖3.添加PLC數(shù)據(jù)類型

新建的UDT中創(chuàng)建需要交互的數(shù)據(jù)類型。如圖4所示：

圖4.新增交互變量

設(shè)置Flexible F-Link。如圖5所示：

設(shè)置完成后，自動生成F-communication DB,具體結(jié)構(gòu)見前面圖C。

圖5.設(shè)置Flexible F-Link

新建FC塊，添加到pre processing和post processing。如圖6所示：

Pre processing 指定的程序塊在安全運(yùn)行組之前運(yùn)行；Post processing 指令的指令塊在安全運(yùn)行組之后運(yùn)行。

圖6.設(shè)置Pre/Post processing

添加循環(huán)中斷組織塊OB30，設(shè)置其循環(huán)時間為30ms。在OB30中調(diào)用TRCV_C指令用于建立TCP連接和接收數(shù)據(jù)。如圖7所示：

循環(huán)中斷OB30的循環(huán)時間可以調(diào)整。OB30中調(diào)用TRCV_C，主要用于在安全運(yùn)行組執(zhí)行前多次執(zhí)行接收保證能接收到新的安全校驗數(shù)據(jù)。

圖7.增加TCP接收指令

TRCV_C指令連接組態(tài)，用于建立與伙伴的TCP連接。如圖8所示：

如果通信雙方屬于不同的項目，伙伴側(cè)選擇“未指定”。

圖8.連接參數(shù)組態(tài)

OB30中TRCV_C指令參數(shù)化，接收安全通信過程中符合profisafe規(guī)范的安全校驗數(shù)據(jù)。TRCV_C指令將接收到的安全校驗數(shù)據(jù)存放到DB2的數(shù)組"rcvAckArray"中。如圖9所示：

注意：數(shù)組"rcvAckArray"為Byte類型數(shù)組，數(shù)組長度與"send".ACK_RCV_LENGTH一致。

圖9.參數(shù)化TRCV_C

pre processing 指令塊將接收的安全校驗數(shù)據(jù)傳送至F-communication中。執(zhí)行安全運(yùn)行組之前，將數(shù)據(jù)傳送至安全通信DB中。如圖10所示：

圖10.數(shù)據(jù)傳送

post processing 指令塊進(jìn)行安全數(shù)據(jù)的發(fā)送。如圖11所示：

圖11.發(fā)送安全數(shù)據(jù)

安全主程序中將用戶全局DB數(shù)據(jù)傳送至F-communication中。如圖12所示：

圖12.安全主程序編程

下載項目到CPU中。

S7-1200F側(cè)編程組態(tài)

新建符合F的PLC數(shù)據(jù)類型，新增接收數(shù)據(jù)類型。如圖13所示：

圖13.添加PLC數(shù)據(jù)類型

設(shè)置Flexible F-Link。如圖14所示：

設(shè)置完成后，自動生成F-communication DB,具體結(jié)構(gòu)見前面圖C。

圖14.設(shè)置Flexible F-Link

新建FC塊，添加到pre processing和post processing。如圖15所示：

圖15.設(shè)置Pre/Post processing

添加循環(huán)中斷組織塊OB30，設(shè)置其循環(huán)時間為30ms。在OB30中調(diào)用TRCV_C指令用于建立TCP連接和接收數(shù)據(jù)。如圖16所示：

圖16.調(diào)用TCP接收指令

TRCV_C指令連接組態(tài)。如圖17所示：

圖17.組態(tài)連接參數(shù)

OB30中TRCV_C指令參數(shù)化，接收plc1發(fā)送的安全數(shù)據(jù)到DB4的數(shù)組"rcvArray"中。如圖18所示：

注意：數(shù)組"rcvArray"為Byte類型數(shù)組，數(shù)組長度與"receive".RCV_LENGTH一致。

圖18.參數(shù)化TRCV_C

pre processing 指令塊將接收的安全數(shù)據(jù)傳送至F-communication中。如圖19所示：

圖19.傳送數(shù)據(jù)

post processing 指令塊進(jìn)行安全校驗數(shù)據(jù)的發(fā)送。如圖20所示：

圖20.發(fā)送安全校驗數(shù)據(jù)

安全主程序中將接收的安全數(shù)據(jù)從F-communication傳送至用戶全局DB中。如圖21所示：

圖21.安全主程序編程

下載項目到CPU中。

通信監(jiān)控

接收端（plc2）進(jìn)行去鈍。如圖22所示：

圖22.去鈍

數(shù)據(jù)在線監(jiān)控，安全數(shù)據(jù)傳送完成。如圖23所示：

圖23.數(shù)據(jù)監(jiān)視

審核編輯：湯梓紅