DOMANDA 

Con quali meccanismi diversi si possono trasferire in modo consistente i dati nel S7-400?

RISPOSTA

Dati consistenti

Dati che per il loro contenuto vanno assieme e descrivono uno stato di processo in un determinato istante vengono chiamati dati consistenti. Affinché i dati siano consistenti, essi non devono essere modificati o aggiornati durante l'elaborazione o il trasferimento.

Esempio 1

Affinché la CPU, per la durata dell'elaborazione ciclica del programma, abbia a disposizione una immagine consistente dei segnali di processo, i segnali di processo prima dell'elaborazione del programma vengono letti nell'immagine di processo degli ingressi opp. dopo l'elaborazione del programma vengono scritti nell'immagine di processo delle uscite. Poi il programma applicativo, durante l'elaborazione del programma nella chiamata di campi operandi Ingressi (I) e uscite (O) non accede direttamente alle unità di periferia, ma bensì solo al campo di memoria interna della CPU nel quale si trova l'immagine di processo.

Esempio 2

Una inconsistenza può nascere se un blocco di comunicazione (p. es. SFB 14 "GET", SFB 15 "PUT") viene interrotto da un OB di interrupt di processo con priorità superiore. Se il programma applicativo in questo OB di interrupt di processo modifica i dati che in parte erano stati già elaborati dal blocco di comunicazione, succede che i dati trasmessi sono in parte relativi al tempo prima dell'elaborazione dell'interrupt di processo ed in parte sono relativi al tempo dopo l'elaborazione di interrupt di processo.

Questo significa che questi dati sono inconsistenti (non vanno insieme).  

Lo SFC 81 "UBLKMOV" 

Con loSFC 81 "UBLKMOV" si copia in modo consistente il contenuto di un campo di memoria (= campo sorgente) in un altro campo di memoria (= campo di destinazione). L'operazione di copiatura non può essere interrotta da altre attività del sistema operativo. 

Con lo SFC 81 "UBLKMOV" si possono copiare i seguenti campi di memoria:

• merker

• contenuti di DB

• immagine di processo degli ingressi

• immagine di processo delle uscite

La massima quantità dei dati che si possono copiare vale 512 byte. Tenere conto delle limitazioni specifiche della CPU che si possono trovare ad esempio nella lista operazioni.

Poiché l'operazione di copiatura non può essere interrotta, il tempo di reazione agli interrupt da parte della CPU nel caso di impiego dello SFC 81 "UBLKMOV", può aumentare.

Campo sorgente e campo di destinazione non devono sovrapporsi. Se il campo di destinazione indicato è maggiore del campo sorgente, allora vengono copiati solo tanti dati quanti ce ne sono nel campo sorgente. Se campo di destinazione indicato è più piccolo del campo sorgente, allora vengono copiati solo tanti dati quanti il campo di destinazione può accogliere. 

Consistenza con i blocchi e le funzioni di comunicazione

Con le S7-400 i job di comunicazione non vengono elaborati al punto di controllo ciclo, ma bensì in intervalli di tempo fisso durante il ciclo di programma. Lato sistema si possono elaborare, sempre in modo consistente, i formati dati byte, parola e doppia parola, cioè il trasferimento opp. l'elaborazione di 1 byte, 1 parola (= 2 byte) opp. 1 doppia parola (= 4 byte) non può essere interrotto.

Se nel programma applicativo vengono richiamati blocchi di comunicazione (p. es. SFB 12 "BSEND"), che vengono impiegati sola in coppia (p. es. SFB 12 "BSEND" e SFB 13 "BRCV") e che accedono a dati comuni, allora l'accesso a questi dati può essere coordinato dal parametro "DONE" stesso. La consistenza dei dati che vengono trasferiti localmente con questi blocchi di comunicazione, può perciò essere garantita nel programma applicativo. 

Altrimenti si comportano le funzioni di comunicazione S7, con le quali nell'apparecchio di destinazione non è necessario alcuno blocco nel programma applicativo (p. es. SFB 14 "GET", SFB 15 "PUT"). Qui occorre tener conto dei dati consistenti già nella programmazione.

Accesso alla memoria di lavoro della CPU

Le funzioni di comunicazione del sistema operativo accedono, in blocchi di grandezza fissa, alla memoria di lavoro della CPU. La grandezza dei blocchi è specifica per ogni CPU; essa per le CPU S7-400 vale 32 byte. In questo modo viene garantito che il tempo di reazione agli interrupt nell'impiego delle funzioni di comunicazione non si allunga. Poiché questo accesso avviene in modo asincrono rispetto al programma applicativo, non si possono trasferire in modo consistente tanti byte quanto si vogliono. 

Quali regole si devono rispettare per garantire la consistenza dei dati viene chiarito nel seguito.

Regole della consistenza per SFB 14 "GET" opp. Lettura variabili

Con lo SFB 14 "GET" vengono trasferiti i dati in modo consistente se si rispettano tutte le regole della consistenza citate nel seguito.

• CPU attive (riceventi i dati): leggere il campo di ingresso nel OB nel quale si chiama lo SFB 14 opp., se questo non è possibile, leggere il campo delle ingressi solo quando l'elaborazione dello SFB 14 è conclusa.

• CPU passive (trasmittenti i dati): scrivere al massimo così tanti dati nel campo di trasmissione quanti indica la dimensione di blocco della CPU passiva (trasmittente i dati).

• CPU passive (trasmittenti i dati): scrivere i dati da trasmettere sotto il blocco di interrupt nel campo di trasmissione.

Nella figura seguente viene indicato un esempio per il trasferimento dati per il quale non può essere garantita alcuna consistenza dati, poiché la seconda regola della consistenza è stata infranta: vengono infatti trasferiti 32 byte, nonostante la dimensione di blocco della CPU passiva (trasmittenti i dati) sia di soli 8 byte.

Figura 1 Esempio per il trasferimento dati

Regole per la consistenza per lo SFB 15 "PUT" opp. Scrittura delle variabili

Con lo SFB 15 "PUT" i dati vengono trasmessi in modo consistente solo se si rispettano tutte le regole di consistenza seguenti.

• CPU attive (trasmittenti i dati): scrivere il campo di trasmissione dal OB nel quale si richiama lo SFB 15 opp., se questo non è possibile, scrivere il campo di trasmissione solo quando il primo richiamo dello SFB 15 è concluso.

• CPU attive (trasmittenti i dati): scrivere il maggior numero dei dati nel campo di trasmissione quanto indica la grandezza di blocco delle CPU passive (riceventi i dati). 

• CPU passive (riceventi i dati): leggere i dati ricevuti sotto blocco dell'interrupt dal campo di ricezione.

Nella figura seguente viene indicato un esempio per il trasferimento dati per il quale non può essere garantita alcuna consistenza dei dati, poiché è stata infranta la seconda regola di consistenza: vengono infatti trasferiti  64 byte, nonostante la grandezza di blocco della CPU passiva (ricevente dei dati) valga solo 32 byte. 

  Figura 2 Trasferimento dati senza la garanzia di consistenza dei dati

Il trasferimento consistente di grandi blocchi di dati tramite più variabili può essere garantito nel programma applicativo del S7-400 con lo SFC 81 "UBLKMOV" (uninterruptable block move).

A questi dati si può poi accedere in modo consistente p. es. con lo SFB 14 "GET", SFB 15 "PUT opp. tramite Lettura/scrittura di variabili.

Lettura consistente di dati da uno slave DP standard e scrittura consistente su uno slave DP standard

Lettura consistente di dati da uno slave DP standard con lo SFC 14 "DPRD_DAT"

Con lo SFC 14 "DPRD_DAT" (read consistent data of a DP-normslave) si leggono in modo consistente i dati di uno slave DP standard. Se nel trasferimento dati non è comparso alcun errore, i dati letti vengono registrati in un campo di destinazione definito tramite RECORD.

Il campo di destinazione deve presentare la stessa lunghezza che è stata progettata con STEP 7 per l'unità selezionata. Con un richiamo dello SFC 14 si può accedere ogni volta solo ai dati di una unità/codice identificatore DP all'indirizzo di inizio progettato.

Scrittura consistente di dati su uno slave DP standard con lo SFC 15 "DPWR_DAT"

Con lo SFC 15 "DPWR_DAT" (write consistent data to a DP-normslave) si trasferiscono i dati in modo consistente in RECORD allo slave DP standard indirizzato. 

Il campo sorgente deve presentare la stessa lunghezza che è stata progettata con STEP 7 per l'unità selezionata.

Avvertenze

La norma PROFIBUS DP definisce limiti superiori per il trasferimento di dati utili consistenti (vedi il paragrafo successivo). Slave DP standard di uso corrente rispettano questi limiti. Con le CPU più vecchie (> 1999) esistevano limitazioni per il trasferimento di dati utili consistenti che erano specifiche per ogni CPU.

Con queste CPU la lunghezza massima dei dati che la CPU può leggere in modo consistente da uno slave DP standard opp. che può scrivere in modo consistente su uno slave DP standard è indicato dei dati tecnici della CPU alla voce " Master DP– Dati utili per slave DP". Le CPU più recenti superano con questo valore la lunghezza dei dati che uno slave DP standard mette a disposizione opp. riceve.

Massimi limiti superiori per il trasferimento di dati utili consistenti su uno slave DP 
Per il trasferimento di dati utili consistenti ad uno slave DP vengono fissati, da parte della norma PROFIBUS DP, limiti superiori. Per questo in un slave DP standard possono essere trasferiti in modo consistente in un blocco max. 64 parole = 128 byte di dati utili.

Nella progettazione fissare quanto è grande il campo consistente. Per questo in un formato codice speciale (SKF) è possibile impostare una lunghezza massima dei dati consistenti pari a 64 parole = 128 byte (128 byte per gli ingressi e 128 byte per le uscite). Una lunghezza maggiore non è possibile.

Questo limite superiore vale solo per i puri dati utili. Dati di diagnostica e dei parametri vengono raccolti in set di dati e quindi di principio trasferiti in modo consistente.

Nel formato codice generale (AKF) è impostabile una lunghezza massima dei dati consistenti pari a 16 parole = 32 byte (32 byte per gli ingressi e 32 byte per le uscite). Una lunghezza maggiore non è possibile.

In questo contesto fare attenzione anche al fatto che una CPU 41x come slave DP in un contesto generale deve essere configurabile su un master di terzi (collegamento tramite GSD) tramite il formato codice generale. Per questo motivo la memoria di trasferimento di una CPU 41x come slave DP su PROFIBUS DP vale max.16 parole = 32 byte.

Accesso dati consistente senza l'impiego di SFC 14 opp. SFC 15

Con le CPU elencate nel seguito è possibile un accesso consistente ai dati > 4 byte anche senza l'impiego di SFC 14 opp. SFC 15. Il campo dati di uno slave DP che deve essere trasferito in modo consistente, viene trasferito ad una immagine di processo parziale. Le informazioni in questo campo sono poi sempre consistenti. Poi è possibile accedere all'immagine di processo tramite istruzioni di caricamento/trasferimento (p. es. L EW 1).

Questo offre possibilità di accesso ai dati consistenti particolarmente confortevoli e di elevate prestazioni (carico per il tempo di esecuzione molto limitato). In questo modo è possibile un collegamento e una parametrizzazione efficiente di p. es. azionamenti e altri slave DP.

Questo vale per le seguenti CPU a partire dalla versione firmware 3.0.

CPU  S7-400	LISTINO
CPU 412-1	6ES7 412-1XF03-0AB0
CPU 412-2	6ES7 412-2XG00-0AB0
CPU 414-2	6ES7 414-2XG03-0AB0
CPU 414-3	6ES7 414-3XJ00-0AB0
CPU 416-2	6ES7 416-2XK02-0AB0
CPU 416-3	6ES7 416-3XL00-0AB0
CPU 417-4	6ES7 417-4XL00-0AB0
CPU 414-4H	6ES7 414-4HJ00-0AB0
CPU 417-4H	6ES7 417-4HL01-0AB0

Tabella 1 CPU che consentono l'accesso dati consistente senza SFC14/SFC15

In caso di accesso diretto (p. es. L PEW opp. T PAW) non si ha alcun errore di accesso alla periferia . 

Importante per il passaggio dalla soluzione SFC 14/15 alla soluzione immagine di processo

•   Nel passaggio dalla soluzione SFC 14/15 alla soluzione dell'immagine di processo non è raccomandato contemporaneo utilizzo di funzioni di sistema e dell'immagine di processo. Di principio l'immagine di processo in scrittura con la funzione di sistema SFC 15 viene aggiornata, cosa che non succede in lettura. Questo significa che non è garantita la consistenza tra valori dell'immagine di processo ed i valori della funzione di sistema SFC 14. 

• Lo SFC 50 "RD_LGADR" con la soluzione SFC 14/15 indica altri campi di indirizzo rispetto alla soluzione con l'immagine di processo.

• Se si impiega un CP 443-5 ext il contemporaneo utilizzo della funzione di sistema e dell'immagine di processo porta ai seguenti errori: non è possibile alcuna lettura/scrittura nell'immagine di processo e/o non è più possibile alcuna lettura/scrittura tramite SFC 14/15.

Esempio

Il seguente esempio (per l'immagine di processo parziale 3 "TPA 3") mostra una possibile progettazione nella HW Config.

• TPA 3 in uscita: questi 50 byte si trovano consistenti nell'immagine di processo parziale 3 (Lista "Consistente su -> tutta la lunghezza") e possono quindi essere letti tramite i normali comando di "Carica ingresso xy".

• La scelta nella lista "Immagine di processo parziale -> ---" sotto lo input significa: nessun deposito in una immagine di processo. Esso è possibile solo con l'impiego delle funzioni di sistema SFC 14/15. 

Figura 3 Progettazione delle proprietà dello slave DP nella HW Config