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進行安全數據的交互。這表示安全數據能夠以數組的形式通過開放式通信進行交互。

通過Flexible F-Link進行安全數據交換具有以下特點：

安全數據需要建立在PLC數據類型（UDT）中；

每個UDT中最大支持100個字節的數據交互，支持故障安全數據類型；

適用于S7-1200和S7-1500 F-CPU；

用于通信的DB塊由系統自動生成；

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。

更多的關于創建和編寫、通信的安全程序的信息請參考故障安全系統組態和編程手冊。

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數據發送到另一個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Flexible F-Link，通過開放式用戶通信（如TCP）進行數據傳輸，本質上是兩個F-CPU間的F-communication DB間的數據交互。

通信過程如下(以PLC1發送安全數據到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據從全局F-DB中傳送至F-communication DB中。數據為UDT類型。

PLC1調用發送指令（如TSEND）將F-communication DB中的數據發送到PLC2，如圖A "SEND_ARRAY"。

PLC2調用接受指令（如TRCV）接收數據，數據傳送至F-communication DB中，如圖A "RCV_ARRAY"。同時將交互的安全數據從F-communication DB中取出傳送至全局F-DB中。

PLC2調用發送指令（如TSEND），將安全校驗數據發送到PLC1，如圖A "ACK_SEND_ARRAY"。

PLC1調用接受指令（如TRCV）接收數據，數據傳送至F-communication DB中，如圖A "ACK_RCV_ARRAY"。

PLC1驗證安全校驗數據無誤，執行下一次的安全數據的發送。

F-communication DB的說明

F-communication DB在兩個F-CPU進行Flexible F-Link設置后分別自動生成，設置過程見下文示例。如圖B所示：

圖B. F-communication DBs

發送端與接收端的F-communication DB 數據結構不同。如圖C所示：

圖C.F-communication 發送/接收DB

SEND_DATA：需要發送給伙伴的安全數據，由用戶自定義生成。安全數據需要用戶在安全主程序中編程進行傳送。

ACK_RCV_ARRAY: 接收的安全校驗數據。

SEND_ARRAY: 需要通過發送指令（如TSEND）發送給伙伴的數組，由安全數據和校驗信息組成。

RCV_ARRAY: 接收端PLC通過接收指令（如TRCV）接收的數組，由安全數據和校驗信息組成。

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

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

概括來說，對于發送端，①②位于DB塊的"Input"接口區，需要由外部傳入數據；③位于DB塊的"Output"接口區，需要將該數據發送出去。而對于接收端，④位于DB塊的"Input"接口區，需要由外部傳入數據；⑤⑥位于DB塊的"Output"接口區，需要將該數據發送出去。

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"ACK_REQ"為TRUE時，表示故障消失需要手動確認，輸入信號"ACK_REI"觸發上升沿后，數據交互即可正常。

示例所使用的軟硬件環境

本節內容，將實現將S7-1500F-CPU中的數據通過Flexible F-Link的方式發送到S7-1200F-CPU中。

測試所用產品：

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

實現交互的數據區

通過以下步驟，實現將plc1的DB6中的數據發送到plc2的DB3中。如圖1所示：

圖1.安全數據交互區

S7-1500F側編程組態

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

圖2.添加新F-CPU

添加符合F的PLC數據類型。如圖3所示：

圖3.添加PLC數據類型

新建的UDT中創建需要交互的數據類型。如圖4所示：

圖4.新增交互變量

設置Flexible F-Link。如圖5所示：

設置完成后，自動生成F-communication DB,具體結構見前面圖C。

圖5.設置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行組之前運行；Post processing 指令的指令塊在安全運行組之后運行。

圖6.設置Pre/Post processing

添加循環中斷組織塊OB30，設置其循環時間為30ms。在OB30中調用TRCV_C指令用于建立TCP連接和接收數據。如圖7所示：

循環中斷OB30的循環時間可以調整。OB30中調用TRCV_C，主要用于在安全運行組執行前多次執行接收保證能接收到新的安全校驗數據。

圖7.增加TCP接收指令

TRCV_C指令連接組態，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，伙伴側選擇“未指定”。

圖8.連接參數組態

OB30中TRCV_C指令參數化，接收安全通信過程中符合profisafe規范的安全校驗數據。TRCV_C指令將接收到的安全校驗數據存放到DB2的數組"rcvAckArray"中。如圖9所示：

注意：數組"rcvAckArray"為Byte類型數組，數組長度與"send".ACK_RCV_LENGTH一致。

圖9.參數化TRCV_C

pre processing 指令塊將接收的安全校驗數據傳送至F-communication中。執行安全運行組之前，將數據傳送至安全通信DB中。如圖10所示：

圖10.數據傳送

post processing 指令塊進行安全數據的發送。如圖11所示：

圖11.發送安全數據

安全主程序中將用戶全局DB數據傳送至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側編程組態

新建符合F的PLC數據類型，新增接收數據類型。如圖13所示：

圖13.添加PLC數據類型

設置Flexible F-Link。如圖14所示：

設置完成后，自動生成F-communication DB,具體結構見前面圖C。

圖14.設置Flexible F-Link

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

圖15.設置Pre/Post processing

添加循環中斷組織塊OB30，設置其循環時間為30ms。在OB30中調用TRCV_C指令用于建立TCP連接和接收數據。如圖16所示：

圖16.調用TCP接收指令

TRCV_C指令連接組態。如圖17所示：

圖17.組態連接參數

OB30中TRCV_C指令參數化，接收plc1發送的安全數據到DB4的數組"rcvArray"中。如圖18所示：

注意：數組"rcvArray"為Byte類型數組，數組長度與"receive".RCV_LENGTH一致。

圖18.參數化TRCV_C

pre processing 指令塊將接收的安全數據傳送至F-communication中。如圖19所示：

圖19.傳送數據

post processing 指令塊進行安全校驗數據的發送。如圖20所示：

圖20.發送安全校驗數據

安全主程序中將接收的安全數據從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。

通信監控

接收端（plc2）進行去鈍。如圖22所示：

圖22.去鈍

數據在線監控，安全數據傳送完成。如圖23所示：

圖23.數據監視

審核編輯：湯梓紅