TDC用戶指導(dǎo)手冊(cè)

SIMATIC TDC 用戶指導(dǎo)手冊(cè)SIMATIC TDC User Guide SIEMENS A&D CS目錄第一章SIMATIC TDC控制系統(tǒng) (41.1 TDC概述和特點(diǎn) (41.2 TDC的應(yīng)用領(lǐng)域 (61.3 TDC的設(shè)計(jì)思想和優(yōu)點(diǎn) (8第二章 TDC系統(tǒng)的硬件和軟件 (92.1 硬件架構(gòu) (92.2 組態(tài)舉例 (152.3 圖形化組態(tài) (182.4 技術(shù)數(shù)據(jù) (21第三章TDC系統(tǒng)的組態(tài) (273.1軟件要求 (273.2描述和使用數(shù)據(jù)傳輸 (273.2.1數(shù)據(jù)的連續(xù)性 (273.2.2數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中同一任務(wù)中 (283.2.3數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中不同任務(wù)中 (283.2.4同一機(jī)架上數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU的循環(huán)任務(wù)中 (293.2.5數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU的中斷任務(wù)中 (303.2.6減少死區(qū)時(shí)間 (313.3 CPU同步的意義和應(yīng)用 (333.3.1 時(shí)間同步 (343.3.2使本身的基本時(shí)鐘與一個(gè)主CPU的基本時(shí)鐘同步 (343.3.3使本身的基本時(shí)鐘與一個(gè)主CPU的中斷任務(wù)時(shí)鐘同步 (363.3.4使本身的中斷任務(wù)時(shí)鐘與一個(gè)主CPU的中斷任務(wù)同步 (393.3.5多站的同步 (403.3.6同步失敗的響應(yīng) (403.4 精確計(jì)算處理器的利用率 (423.5 CPU的循環(huán)任務(wù)的工作方式 (433.6 數(shù)據(jù)傳輸模式 (443.6.1 握手?jǐn)?shù)據(jù)傳輸模式 (443.6.2 刷新數(shù)據(jù)傳輸模式 (443.6.3 選擇數(shù)據(jù)傳輸模式 (453.6.4 復(fù)合數(shù)據(jù)傳輸模式 (46第四章通訊組態(tài) (474.1 CPU本地通訊 (474.2 CPU-CPU之間通訊 (614.3 Rack-Rack之間通訊 (654.4 MPI通訊 (764.4.1 CP50MO與WinCC通訊 (764.4.2 CP50MO與OP27通訊 (94A&D Service & Support Page 2-2354.5 PROFIBUS-DP通訊 (1094.5.1 CP50MO作為主站 (1104.5.2 CP50MO作為從站 (1204.5.3 CP50MO同時(shí)作為主站和從站 (1244.5.4 Shared Input方式 (1354.5.5 CP50MO與MM440的通訊 (1434.6 TCP/IP 通訊 (1554.6.1 CP51M1與WinCC的標(biāo)準(zhǔn)通訊 (1564.6.2 CP51M1與WinCC的PMC通訊 (1704.6.3 CP51M1與CP343-1通訊(TCP/UDP (2014.6.4 CP51M1與第三方設(shè)備通訊 (216第五章 I/O組態(tài) (2175.1 數(shù)字量的讀入/輸出 (2175.2 模擬量的讀入/輸出 (2215.3 檢測(cè)增量型編碼器的輸入 (2245.4 檢測(cè)絕對(duì)值型編碼器的輸入 (224附錄 (226A.在COM PROFIBUS中安裝新的.gsd文件 (226B.使用Symtrace-D7 可視化過(guò)程數(shù)據(jù)和邏輯分析 (229A&D Service & Support Page 3-235第一章SIMATIC TDC控制系統(tǒng)1.1 TDC概述和特點(diǎn)如果您是一家工廠建設(shè)單位或工程單位,需要為工廠運(yùn)營(yíng)單位開(kāi)發(fā)高性能的自動(dòng)化解決方案,像金屬冶煉、加工或輸配電等領(lǐng)域。而您正在尋找一種模塊化的自動(dòng)化系統(tǒng),其性能允許大型系統(tǒng)的閉環(huán)控制和計(jì)算、開(kāi)環(huán)控制和監(jiān)視、信號(hào)傳送和記錄以及通訊。同時(shí)在使用全集成自動(dòng)化系列技術(shù)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí),您還想降低成本,提高生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)能力。通過(guò)SIMATIC TDC (SIMATIC Technology and Drive Control,西門子可向您提供一種適用的多處理器自動(dòng)化系統(tǒng),尤其是驅(qū)動(dòng)、能源和過(guò)程工程領(lǐng)域中的大型工廠。SIMATIC TDC 擅長(zhǎng)解決處理復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)、控制和通訊任務(wù),在單一平臺(tái)上擁有最大數(shù)量的框架和最短的循環(huán)周期,是對(duì) SIMATIC S7 理想的擴(kuò)充。SIMATIC TDC 是一種集成在SIMATIC 中的工藝和驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng),其組態(tài)和編程也可使用SIMATIC 工具進(jìn)行,因此也是全集成自動(dòng)化理念中的一部分。SIMATIC TDC 由一個(gè)或多個(gè)模板機(jī)架組成,其中可以插入所需模板。多處理器運(yùn)行方式可以實(shí)現(xiàn)性能的幾乎無(wú)限制擴(kuò)展。使用 SIMATIC TDC,可以工廠操作員的指令變得高效、簡(jiǎn)捷而經(jīng)濟(jì)。SIMATIC TDC 還是一種可靠而面向未來(lái)的系統(tǒng),不但可以提高生產(chǎn)質(zhì)量,而且還可以提高生產(chǎn)效率。這一方面, SIMATIC TDC 得益于連續(xù)不斷的研發(fā),另一方面是長(zhǎng)期可用性的保證,包括備件。SIMATIC TDC的突出特性:z模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),硬件可擴(kuò)展z采樣時(shí)間間隔短,可達(dá)100ms,特別適用動(dòng)態(tài)控制任務(wù)z中央處理器采用64位結(jié)構(gòu),具有最大性能A&D Service & Support Page 4-235z同步多處理器運(yùn)行,每個(gè)機(jī)架最多可有20個(gè)CPUz可最多同步耦合44個(gè)機(jī)架z使用STEP7組態(tài)工具進(jìn)行圖形化組態(tài):連續(xù)功能圖(CFC和順序功能圖(SFC A&D Service & Support Page 5-235A&D Service & SupportPage 6-2351.2 TDC 的應(yīng)用領(lǐng)域 SIMATIC TDC 的潛在用戶不只是那些工廠建設(shè)單位,而且還包括為工廠運(yùn)營(yíng)單位開(kāi)發(fā)自動(dòng)化解決方案的工程與組態(tài)部門,尤其是以下領(lǐng)域: z 金屬冶煉 z 金屬加工 z 配電 z 輸電SIMATIC TDC 可用于:z 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)控制(轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、位置、角度/ 角度偏差和速度,尤其是幾個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的關(guān)系較復(fù)雜時(shí)z 調(diào)節(jié)幾個(gè)不同的物理變量( 例如張力、壓力等 z 計(jì)算工藝/ 過(guò)程變量 ( 例如溫度SIMATIC TDC 可縮短運(yùn)算循環(huán) (例如設(shè)定點(diǎn)1 ms ,具有功能裕量,可提供優(yōu)秀的靈活性。 SIMATIC TDC 的典型應(yīng)用如下: z 金屬冶煉和金屬加工:拉絲設(shè)備、拉伸機(jī)、矯直機(jī)、彎曲機(jī)、拉直機(jī)、壓機(jī)、圓弧形設(shè)備、軋機(jī)、鐓鍛設(shè)備、剪切機(jī)和卷取機(jī)z 用于長(zhǎng)距離輸電的高壓直流輸送系統(tǒng),例如船用電纜z 用于穩(wěn)定電力輸送的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng),例如電容器單元、電容器組A&D Service & Support Page 7-235 1.3 TDC的設(shè)計(jì)思想和優(yōu)點(diǎn)借助于 SIMATIC TDC 的高性能,可以實(shí)現(xiàn)極短的循環(huán)時(shí)間 (100 s ,因此具有較高的輸出性能,顯著提高生產(chǎn)效率。進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)性能和競(jìng)爭(zhēng)能力。通過(guò)應(yīng)用 SIMATIC TDC,在改進(jìn)功能性的同時(shí),高壓直流輸電系統(tǒng)(HVDC 的空間要求可降低 50%。使用 SIMATIC TDC,可以在單一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制功能。由于部件數(shù)量大大減少,這可顯著降低系統(tǒng)購(gòu)置成本以及備件庫(kù)存成本。通過(guò)使用經(jīng)過(guò)廣泛應(yīng)用、測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn) SIMATIC 工具,還可大大降低工程與組態(tài)成本。z用于硬件組態(tài)的 STEP 7z用于圖形化組態(tài)的 CFC ( 工藝圖和SFC ( 流程控制圖另外,由于可以繼續(xù)使用現(xiàn)有程序結(jié)構(gòu)甚至是自有軟件模塊,用戶已有經(jīng)驗(yàn)可繼續(xù)應(yīng)用。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn) SIMATIC 組態(tài)工具的使用,還可大大降低維護(hù)和培訓(xùn)成本。豐富的診斷功能可顯著提高工廠的可用性水平。標(biāo)準(zhǔn)的一致性使用,例如通訊和HMI 標(biāo)準(zhǔn),也使得 SIMATIC TDC 的使用非常簡(jiǎn)便:z PROFIBUS DP 和工業(yè)以太網(wǎng)z SIMATIC WinCC 和 SIMATIC 操作員面板總之,SIMATIC TDC 具有以下優(yōu)點(diǎn):z憑籍其最大的運(yùn)算能力,可顯著提高生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)能力z降低購(gòu)置成本z減少工程成本z全球通用標(biāo)準(zhǔn)A&D Service & Support Page 8-235A&D Service & SupportPage 9-235第二章 TDC 系統(tǒng)的硬件和軟件 2.1 硬件架構(gòu)SIMATIC TDC 是一種模塊化的多處理器系統(tǒng),由一個(gè)或多個(gè)機(jī)架組成。在機(jī)架上可以安裝 CPU 、I/O 模板和通訊模板。下表介紹了在TDC 系統(tǒng)中使用的各個(gè)組件。機(jī)架 UR5213電磁屏蔽 19 機(jī)架 UR5213 允許硬件擴(kuò)展具有較高的性能裕量。它適用于墻壁安裝和箱柜安裝,配裝有一個(gè)具有冷卻和內(nèi)部監(jiān)控功能的集成電源。,總共有 21 個(gè)槽位用于擴(kuò)展模板,并可通過(guò) 64 位背板總線連接。對(duì)于較高的性能要求,在一個(gè)機(jī)架內(nèi)可最多有 20 個(gè)同步CPU 模板多處理器運(yùn)行,可有 44 個(gè)機(jī)架相互連接在一起。中央處理單元 CPU551中央處理單元 CPU551 適用于具有較高運(yùn)算要求的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制任務(wù)。它采用64 位 RISC 技術(shù)設(shè)計(jì),擁有一個(gè) 32 MB 的用戶存儲(chǔ)器和插入式存儲(chǔ)器模塊。CPU 可保證嚴(yán)格根據(jù)可調(diào)的采樣時(shí)間間隔 (100 s 進(jìn)行循環(huán)處理。對(duì)于每個(gè)循環(huán),操作系統(tǒng)本身只需要 25.50s 的循環(huán)時(shí)間。這就意味著運(yùn)算時(shí)間非常短,例如每個(gè) PI 控制器大約為 1.3s 。另外,CPU 還集成有 4 個(gè)具有報(bào)警能力的數(shù)字量輸入和一個(gè)診斷接口。 A&D Service & SupportPage 10-235I/O 模板 SM500SM500 I/O 模板提供有豐富的選項(xiàng),用于連接分布式I/O 。除了16點(diǎn)二進(jìn)制輸入/ 輸出以外,它還具有8點(diǎn)模擬量輸入/ 輸出以及4點(diǎn)積分型模擬量輸入。另外,還可連接4個(gè)增量位置編碼器和4個(gè)絕對(duì)值編碼器。使用6個(gè) LED 指示模板的運(yùn)行狀態(tài)。CP50MO 通訊模板 CP50MO通訊模板 可提供高性能的通訊,用于 調(diào)試 過(guò)程控制 HMI它們可以控制功能強(qiáng)大的協(xié)議 MPI PROFIBUS DP還為各種不同的 CPU ,提供有一個(gè)1 MB 的通訊存儲(chǔ)器。CP5100 CP51M1通訊模板 CP51M1, CP5100通訊模板 CP51M1 和 CP5100 可提供高性能的通訊,用于 調(diào)試 (CP51M1 過(guò)程控制 HMI它們可以控制功能強(qiáng)大的協(xié)議 TCP/IP UDP ISO on TCP(CP51M1 S7(CP51M1CP5100需要組態(tài)在Slot1821。CP51M1最多組態(tài)4塊在機(jī)架上。 A&D Service & SupportPage 11-235CP52M0 CP52IO CP52A0 全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器 GDM通過(guò)全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (GDM , 安裝有 CP52x0 的大量機(jī)架相互之間可以進(jìn)行通 訊,運(yùn)算能力幾乎可以無(wú)限制擴(kuò)展。通過(guò) 光纖電纜和共享存儲(chǔ)器,可最多有 44 個(gè) 機(jī)架聯(lián)網(wǎng)。除了幾個(gè)機(jī)架之間的通訊之外, 使用GDM ,還可實(shí)現(xiàn)同步 ( 采樣時(shí)間、時(shí)鐘時(shí) 間 和報(bào)警功能。刷新時(shí)間1ms 。只有1個(gè)CP52M0在其中一個(gè)機(jī)架上且位于Slot1。CP52IO 與CP52M0位于同一個(gè)機(jī)架可組態(tài)在Slot212。插槽蓋板 SR51如果機(jī)架中存在空余插槽,那么就可以利用插槽蓋板。這樣有利于系統(tǒng)冷卻和保證系統(tǒng)的EMC 特性。程序存儲(chǔ)器模塊MC500,MC510,MC521 用于存儲(chǔ)由用戶組態(tài)的處理器程序,硬件組態(tài)和CFC A&D Service & SupportPage 12-235接口電纜 SC62 用于連接SM500模板接口電纜 SC63用于連接SM500模板的數(shù)字輸入接口電纜 SC66用于連接CPU 模板上的數(shù)字輸入模塊接口電纜 SC67用于CPU 模板與PG/PC 的連接 A&D Service & SupportPage 13-235接口模塊 SU12電氣上是一對(duì)一的連接,沒(méi)有信號(hào)轉(zhuǎn)換 10個(gè)螺釘型端子接口模塊 SU13電氣上是一對(duì)一的連接,沒(méi)有信號(hào)轉(zhuǎn)換 50個(gè)螺釘型端子接口模塊 SB10電氣上是一對(duì)一的連接,沒(méi)有信號(hào)轉(zhuǎn)換 8個(gè)數(shù)字型I/O ,LED 顯示 A&D Service & SupportPage 14-235接口模塊 SB60電氣上隔離,完成信號(hào)轉(zhuǎn)換230V-24V 8數(shù)字輸入,LED 顯示接口模塊 SB61電氣上隔離,完成信號(hào)轉(zhuǎn)換48V-24V 8數(shù)字輸入,LED 顯示接口模塊 SB70電氣上隔離,完成信號(hào)轉(zhuǎn)換24V-230V 8數(shù)字輸出,LED 顯示 A&D Service & Support Page 15-235接口模塊 SB718數(shù)字輸出,完成信號(hào)轉(zhuǎn)換25V-48V2.2 組態(tài)舉例例子1例子1中通過(guò)使用SC67把CPU551的串口與PC 相連,通過(guò)SC66把CPU551的8DI 輸入口與接口模塊SB10或SB60或SB61或SU12相連。 例子2例子2中I/O模板SM500分別通過(guò)連接電纜SC63或SC62與相應(yīng)的接口模塊相連。A&D Service & Support Page 16-235A&D Service & Support Page 17-235例子3例子3中最上方UR5213作為GDM 機(jī)架,CP52M0組態(tài)在最左側(cè)插槽,其他插槽組態(tài)CP52I0。對(duì)于其他機(jī)架只需要組態(tài)一塊CP52A0,通過(guò)光纜,即可以組成多機(jī)架的組態(tài)連接。2.3 圖形化組態(tài)SIMATIC TDC 使用已經(jīng)全球測(cè)試的SIMATIC 自動(dòng)化系統(tǒng)工具進(jìn)行組態(tài)。圖形化處理和標(biāo)準(zhǔn)程序塊的使用,意味著無(wú)需專門的編程知識(shí)。SIMATIC TDC 系統(tǒng)使用 STEP 7 硬件組態(tài)工具 HW Config 進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)化。 SIMATIC TDC 站在 HW Config 中的圖形化設(shè)計(jì)SIMATIC 工程與組態(tài)工具 CFC ( 連續(xù)功能圖 用于組態(tài)循環(huán)執(zhí)行的自動(dòng)化功能,例如閉環(huán)控制任務(wù)。豐富的組態(tài)庫(kù) D7-SYS 提供有大約 330 個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)功能塊,例如 PI 控制器、斜坡函數(shù)發(fā)生器、定位程序塊、電子凸輪盤、齒輪和凸輪軸程序塊以及相移程序塊。這些功能塊 (FB 都可在工藝圖中調(diào)用,并圖形化相互連接,在調(diào)用時(shí),每個(gè)功能塊都可賦值 5 種組態(tài)的循環(huán)采樣時(shí)間的一種。另外,功能塊還可放置在順序組中,并在運(yùn)行條件下打開(kāi)和關(guān)閉。另外還可集成使用標(biāo)準(zhǔn) ANSI-C 生成的用戶程序塊,以保護(hù)用戶的專有技術(shù)。A&D Service & Support Page 18-235A&D Service & Support Page 19-235連續(xù)功能圖 (CFC 中庫(kù)中功能塊的圖形化連接通過(guò)簡(jiǎn)單的編譯,即可由此生成具有最佳運(yùn)行時(shí)間的機(jī)器代碼。CFC 圖可很容易地進(jìn)行復(fù)制和修改。功能強(qiáng)大的在線功能可顯著縮短調(diào)試時(shí)間。在 CFC 中,可以在線插入和刪除程序塊,創(chuàng)建、修改或刪除功能塊之間的連接。因此可以在線優(yōu)化用戶程序,避免費(fèi)時(shí)的編譯和裝載過(guò)程。使用 CFC 圖,可以對(duì)用戶程序進(jìn)行自動(dòng)而簡(jiǎn)便的圖形化歸檔,以及非常簡(jiǎn)便的程序維護(hù)。另外,CFC 圖還可移植到其它硬件平臺(tái),例如 FM458-1 DP 應(yīng)用模板。對(duì)于特殊任務(wù)還提供有其它工具: 使用順序功能圖 (SFC ,可圖形化生成順序控制 從 C 資源,功能塊生成器可創(chuàng)建一個(gè)可執(zhí)行的功能塊,并可在CFC 中調(diào)用。由于算法被隱藏起來(lái),可以進(jìn)行程序移植以及專用技術(shù)的保護(hù)。 使用樣條曲線編輯器,可以對(duì)電子凸輪盤進(jìn)行組態(tài)。A&D Service & Support Page 20-235使用順序功能圖 (SFC 進(jìn)行順序控制器的圖形化組態(tài)2.4 技術(shù)數(shù)據(jù)機(jī)架 UR5213輸入電壓范圍90 264 V,47 63 Hz外形尺寸 ( 寬高深 482.6 x 354.9 x 343重量約20 kg防護(hù)等級(jí)IP20 +55 工作溫度范圍 0訂貨號(hào)組6DD1682-0CH0中央處理單元 CPU551數(shù)字量輸入數(shù)量8 點(diǎn)輸入,其中4 點(diǎn)輸入具有報(bào)警能力隔離通過(guò)可選接口模板實(shí)現(xiàn)輸入電壓 額定電壓24 V 對(duì)信號(hào)“0” -1 V +6 V 對(duì)信號(hào)“1” +13.5 V +33 V輸入電流 對(duì)信號(hào)“0” 0 mA 對(duì)信號(hào)“1” 3 mA 延遲時(shí)間100s實(shí)時(shí)時(shí)鐘,分辨率0.1 ms訂貨號(hào)組6DD1600-0BA1附件存儲(chǔ)器卡MC 521 2 MB 閃存訂貨號(hào)組6DD1 610-0AH6存儲(chǔ)器卡MC 500 4 MB 閃存訂貨號(hào)組6DD1 610-0AH4存儲(chǔ)器卡MC 510 8 MB 閃存訂貨號(hào)組6DD1 610-0AH6功能塊庫(kù)D7-SYS訂貨號(hào)組6DD1 801-5DA.功能塊生成器D7-FB-Gen訂貨號(hào)組6DD1 805-5D.SIMATIC 手冊(cè)匯編訂貨號(hào)組6ES7998-8XC01-8Y.A&D Service & Support Page 21-235I/O 模板 SM500模擬量輸出數(shù)量8設(shè)計(jì)輸出接地電流隔離-輸出電壓范圍-10 V +10 V輸出電流10 mA位分辨率 12每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間 4 s精度: 最大微分線性度誤差1 LSB( 單一性保證 最大放大誤差0.3 % 最大偏移誤差24 LSB轉(zhuǎn)換速率約 3.5 V/ s 1電壓輸出: 短路保護(hù),機(jī)架接地是 短路電流約100 mA 1模擬量輸入數(shù)量8設(shè)計(jì)差分輸入電流隔離-輸入電壓范圍-10 V +10V分辨率 12位每個(gè)通道的最大轉(zhuǎn)換時(shí)間約 20 s 1精度: 最大微分沒(méi)有偏差代碼線性度誤差 1 LSB ( 最大放大誤差0.3% 最大偏移誤差5 LSB輸入電阻20 k輸入濾波器34 kHz極性反轉(zhuǎn)保護(hù)是, 正弦差分輸入集成模擬量輸入(U/f數(shù)量 4A&D Service & Support Page 22-235設(shè)計(jì)差分輸入電流隔離-輸入電壓范圍-10 V +10 V分辨率取決于積分時(shí)間,例如 15 位積分時(shí)間為 4 ms最大積分/ 采樣時(shí)間可組態(tài)精度: 最大放大誤差1% 最大積分線性度誤差0.05%軟件補(bǔ)償 最大偏移誤差2 LSB(輸入電阻470 k輸入濾波器 2 kHz極性反轉(zhuǎn)保護(hù)是,正弦差分輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)量16電流隔離通過(guò)可選接口模板實(shí)現(xiàn)外部電源 額定電壓24 V 允許范圍20 V 30 VV,最大 0.5 s 時(shí) 瞬時(shí) 35 最大空載電流40mA輸出電壓范圍: 信號(hào)“0”,最大 3 V 信號(hào)“1”,最小外部電源-2.5 V輸出電流: 信號(hào)“0”,最小- 20 A 對(duì)信號(hào)“1”50 mA 額定值 最大允許范圍100 mA延遲時(shí)間100 s阻性負(fù)載輸出的最大工作頻率 6 kHz短路保護(hù) 機(jī)架接地是 外部電源-最大短路電流250 mA輸出總電流 ( 最高 60 16 x 50 mA感性截止電壓限制外部電源電壓+1 V數(shù)字量輸入DI數(shù)量16隔離通過(guò)可選接口模板實(shí)現(xiàn)A&D Service & Support Page 23-235輸入電壓: 額定電壓24 V 對(duì)信號(hào)“0” -1 V +6 V 對(duì)信號(hào)“1” +13.5 V +33 V輸入電流 對(duì)信號(hào)“0” 0 mA 對(duì)信號(hào)“1” 3 mA延遲時(shí)間100s增量編碼器輸入數(shù)量 4可連接類型增量式位置編碼器。90跟蹤相位,前后跟蹤設(shè)計(jì)差分輸入,在15 V (HTL和 5 V (TTL 編碼器信號(hào)之間可切換跟蹤信號(hào)跟蹤A、B,帶或不帶指針信號(hào)前 (FW后 (BW 跟蹤跟蹤信號(hào)的最小相位差200 nsMHz, 2.5 MHz輸出脈沖頻率 ( 跟蹤頻率 1輸入電壓15 V 編碼器: 允許范圍-30 V +30 V 對(duì)信號(hào)“0” -30 V +4 V 對(duì)信號(hào)“1” +8 V +30 V5 V 編碼器: 允許范圍-7 V +7 V 對(duì)信號(hào)“0” -7 V -0.7 V 對(duì)信號(hào)“1” +1.5 V +7 V輸入電流 15 V 編碼器: 5.0 mA ( 典型/ 絕對(duì)值 5 V 編碼器: 1.5 mA ( 典型/ 絕對(duì)值控制輸出未用控制輸入如數(shù)字量輸入?yún)?shù)報(bào)警復(fù)位輸出 短路保護(hù),機(jī)架接地是 外部電源- 最大短路電流20 mA報(bào)警輸入: 輸入電壓(允許范圍0 V 5 V 信號(hào)“0”,最大 2.0 V輸入電流A&D Service & Support Page 24-235 “0”信號(hào)- 2.8 mA “1”信號(hào) 1.6 mA編碼器電源數(shù)量 1隔離-典型輸出電壓13.5 VmA,短路保護(hù),機(jī)架接最大輸出電流 150地,短路電流 250 mA1絕對(duì)值編碼器輸入數(shù)量 4設(shè)計(jì)差分輸入, RS485可連接類型單個(gè)或多個(gè)編碼器協(xié)議 SSI, EnDat數(shù)據(jù)格式格雷碼;二進(jìn)制碼數(shù)據(jù)流向 單向SSI 雙向EnDat數(shù)據(jù)位 SSI:13+ 奇偶校驗(yàn)位,25+ 奇偶校驗(yàn)位,EnDat:變量MHz,取決于電纜長(zhǎng)度最大脈沖頻率 2輸入電壓 允許范圍RS 485訂貨號(hào)組6DD1640-0AH01 取決于環(huán)境條件通訊模板CP50MO用于 PROFIBUS DP/MPI 的連接 2 x RS 485DP,MPI支持協(xié)議 ROFIBUS波特率最大12 Mbit/s (DP最大187 kbit/s (MPI訂貨號(hào)組6DD1661-0AD0通訊模板 CP5100用于工業(yè)以太網(wǎng)的連接 1 x RJ 45支持協(xié)議 TCP/IP,UDPMbit/s,自適應(yīng)波特率 10/100訂貨號(hào)組6DD1661-0AE0通訊模板 CP51M1用于工業(yè)以太網(wǎng)的連接 1 x RJ 45支持協(xié)議 TCP/IP,UDP,ISO on TCP,S7Mbit/s,自適應(yīng)波特率 10/100A&D Service & Support Page 25-235訂貨號(hào)組6DD1661-0AE1通訊模板 CP52M0全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器 GDM 的接口是數(shù)據(jù)輸出數(shù)量16隔離-外部電源: 額定電壓24 V 允許范圍20 V 30 V 瞬時(shí) 35V,最大 0.5 s 時(shí) 最大空載電流40 mA輸出電壓范圍: 信號(hào)“0”,最大 3 V 信號(hào)“1”,最小外部電源電壓-2.5 V輸出電流: 信號(hào)“0”,最小-20 A 對(duì)信號(hào)“1” 額定值50 mA 最大允許范圍100 mA延遲時(shí)間100 s阻性負(fù)載輸出的最大工作頻率 6 kHz短路保護(hù) 機(jī)架接地是 外部電源-最大短路電流250 mA輸出總電流 ( 最高 60。C 16 x 50mA感性截止電壓限制外部電源電壓+1 V訂貨號(hào)組6DD1660-0BF0接口模板CP52I0訂貨號(hào)組6DD1660-0BG0存取模板CP52A0訂貨號(hào)組6DD1660-0BH0A&D Service & Support Page 26-235第三章TDC系統(tǒng)的組態(tài)3.1軟件要求軟件:需要的軟件包STEP7 V5.3 SP2CFC V6.1D7-SYS V6.2COM PROFIBUS V5.1以上軟件要按上述順序準(zhǔn)確地安裝在您的PG/PC中,要求的操作系統(tǒng)為Windows95/98/ME/NT4.0/2000/XP,STEP7、CFC和D7-SYS V6.2需要安裝授權(quán)。使用上述版本的軟件編寫本書的例子程序證明是有效的。3.2描述和使用數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸就是在不同功能塊之間的數(shù)據(jù)交換。 圖3.2.兩個(gè)任務(wù)之間的數(shù)據(jù)傳輸3.2.1數(shù)據(jù)的連續(xù)性SIMATIC TDC保證在不同周期的循環(huán)任務(wù)中的數(shù)據(jù)傳輸所有的數(shù)據(jù)連續(xù)性。這就意味著在某一任務(wù)中的要傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)都是來(lái)自于這個(gè)任務(wù)的同一計(jì)算周期。在采樣時(shí)間過(guò)程中計(jì)算任務(wù)中的數(shù)據(jù),任務(wù)結(jié)束后數(shù)據(jù)被導(dǎo)出存儲(chǔ)在CPU的緩存中。若某一任務(wù)開(kāi)始時(shí),需要的數(shù)據(jù)就會(huì)從緩存中導(dǎo)入。由此要保證不能同時(shí)讀寫數(shù)據(jù)緩存區(qū)。有以下4種數(shù)據(jù)傳輸類型:數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中同一任務(wù)中A&D Service & Support Page 27-235數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中不同任務(wù)中數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU的循環(huán)任務(wù)中數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU的中斷任務(wù)中3.2.2數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中同一任務(wù)中在TDC系統(tǒng)中功能塊的每一個(gè)輸出都分配給一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。功能塊被系統(tǒng)處理后,輸出值保存在存儲(chǔ)區(qū)域中。與功能塊輸出相連的功能塊的輸入就從該存儲(chǔ)區(qū)域中取出存儲(chǔ)的輸出值。為了減少這一存取時(shí)間,那么系統(tǒng)會(huì)使用數(shù)據(jù)流的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,也就是功能塊的輸出作為其他功能塊的輸入被首先計(jì)算。在同一任務(wù)中的CFC組態(tài),只需要直接互連即可。 圖3.2.2.同一任務(wù)中的數(shù)據(jù)傳輸在圖中顯示數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在同一任務(wù)周期T4。3.2.3數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中不同任務(wù)中數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中的不同任務(wù)是通過(guò)CPU上的一個(gè)緩存系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。特別對(duì)于,循環(huán)時(shí)間較快的循環(huán)任務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)給循環(huán)時(shí)間較慢的循環(huán)任務(wù)時(shí),在循環(huán)時(shí)間較慢的循環(huán)任務(wù)可以觀察到兩種情況,一種是檢測(cè)不到循環(huán)時(shí)間較快的循環(huán)任務(wù)的數(shù)據(jù)變化,另一種就是可以通過(guò)例如增加脈沖延時(shí)功能塊等方法去檢測(cè)到循環(huán)時(shí)間較快的循環(huán)任務(wù)延遲的數(shù)據(jù)變化。A&D Service & Support Page 28-235A&D Service & Support Page 29-235圖3.2.3a T2周期的數(shù)據(jù)沒(méi)有通過(guò)時(shí)間延時(shí)發(fā)送給T3周期 圖3.2.3b T2周期的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)時(shí)間延時(shí)發(fā)送給T3周期3.2.4同一機(jī)架上數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU 的循環(huán)任務(wù)中通過(guò)使用CP50MO 和CP51M1通信緩沖模塊,同一機(jī)架上的不同CPU 之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。那么$信號(hào)就是在不同CPU 中不同功能塊之間的連接。組態(tài)$信號(hào)需要信號(hào)名(Name 類型(Standard 或Fast 總線路徑(L bus,TDC 只有L bus信號(hào)傳輸是否需要系統(tǒng)的連續(xù)性檢查需要連續(xù)性檢查(Standard不需要連續(xù)性檢查(Fast 圖3.2.4 $信號(hào)的組態(tài)3.2.5數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU的中斷任務(wù)中如果數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和使用在中斷任務(wù)中,那么需要組態(tài)Fast$信號(hào)。這是由于中斷時(shí)間可以發(fā)生在時(shí)間的任意時(shí)刻,所以為了減少數(shù)據(jù)傳輸丟失,不需要連續(xù)性檢查來(lái)組態(tài)Fast$信號(hào)。A&D Service & Support Page 30-235A&D Service & Support Page 31-235圖3.2.5 Fast $信號(hào)的組態(tài) 3.2.6減少死區(qū)時(shí)間死區(qū)時(shí)間就是在同一時(shí)間任務(wù)中或相鄰不同時(shí)間任務(wù)中,寫數(shù)據(jù)緩存區(qū)和讀該數(shù)據(jù)緩存區(qū)之間的時(shí)間間隔,死區(qū)時(shí)間是不可避免的,否則會(huì)產(chǎn)生同時(shí)讀寫數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。為了減少緩沖時(shí)間,數(shù)據(jù)可以直接傳送而不經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)緩沖區(qū),從而逃避系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連續(xù)性檢查。對(duì)于“數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU 中同一任務(wù)中”或“數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU 中不同任務(wù)中”可以使用假擬注釋(Pseudo comment DATX 來(lái)完成同一CPU 的任務(wù)互連。A&D Service & Support Page 32-235 圖3.2.6a. DATX 的組態(tài)圖3.2.6b. 組態(tài)DATX 的數(shù)據(jù)傳輸模式對(duì)于“數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU 的循環(huán)任務(wù)中”和“數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU 的中斷任務(wù)中”可以使用Fast$信號(hào)來(lái)完成不同CPU 之間的任務(wù)互連。A&D Service & Support Page 33-235圖3.2.6c. Fast $信號(hào)與Standard $在信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸模式的比較 3.3 CPU 同步的意義和應(yīng)用組態(tài)CPU 的同步在Step7中的HWConfig 中完成。通過(guò)雙擊硬件組態(tài)中的CPU ,出現(xiàn)CPU 屬性的對(duì)話框。TDC 提供下列同步機(jī)制: 時(shí)間同步 使本身的基本時(shí)鐘與一個(gè)主CPU 的基本時(shí)鐘同步 使本身的基本時(shí)鐘與一個(gè)主CPU 的中斷任務(wù)時(shí)鐘同步 使本身的中斷任務(wù)時(shí)鐘與一個(gè)主CPU 的中斷任務(wù)同步 多站的同步 同步失敗后的響應(yīng)A&D Service & Support Page 34-235圖3.3a. CPU 的屬性頁(yè) 3.3.1 時(shí)間同步在TDC 的同一機(jī)架上的所有CPU 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘都被插在1號(hào)槽的CPU 所同步(即靠在最左面的CPU 。這樣會(huì)防止不同CPU 之間的時(shí)鐘漂移。這種同步是每隔10秒自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。 3.3.2使本身的基本時(shí)鐘與一個(gè)主CPU 的基本時(shí)鐘同步一個(gè)CPU 的基本時(shí)鐘可以通過(guò)L bus 傳遞,可以由其它CPU 接收到。其它的CPU 可以是在同一機(jī)架上的CPU ,也可以是通過(guò)GDM 耦合的其他機(jī)架上的CPU 。 組態(tài)的例子就是同一機(jī)架上的不同CPU 。A&D Service & Support Page 35-235圖3.3.2a. 硬件組態(tài) 圖3.3.2b. 設(shè)置Slot1CPU 發(fā)送同步時(shí)鐘A&D Service & Support Page 36-235圖3.3.2c. 設(shè)置Slot2 CPU 接收同步時(shí)鐘作為基本時(shí)鐘 3.3.3使本身的基本時(shí)鐘與一個(gè)主CPU 的中斷任務(wù)時(shí)鐘同步一個(gè)CPU 的中斷任務(wù)的開(kāi)始和結(jié)束,是可以初始化L bus 中斷的?？梢杂善渌麮PU 接收到并作為該CPU 的基本時(shí)鐘。其它的CPU 可以是在同一機(jī)架上的CPU ,也可以是通過(guò)GDM 耦合的其他機(jī)架上的CPU 。 組態(tài)的例子就是同一機(jī)架上的不同CPU 。A&D Service & Support Page 37-235圖3.3.3a. 設(shè)置Slot1CPU 發(fā)送中斷任務(wù)時(shí)鐘CPU1需要設(shè)置中斷處理任務(wù)Hardware interrupt ,本例中通過(guò)二進(jìn)制輸入Binary Input E1實(shí)現(xiàn)中斷任務(wù),該BOOL 量是CPU 模板上帶有中斷能力的4個(gè)BOOL 量輸入信號(hào),可以參考CPU 模板技術(shù)數(shù)據(jù)。Equiv. sampling time 是針對(duì)在中斷任務(wù)中,如果存在與時(shí)間相關(guān)的功能塊,例如積分功能塊。那么該設(shè)置的時(shí)間就是用來(lái)計(jì)算積分的步長(zhǎng)。在下圖中為INT 功能塊的F1幫助。TA 就是組態(tài)的Equiv. sampling time 。產(chǎn)生的中斷通過(guò)L-Bus 發(fā)送到另一個(gè)CPU2上,通過(guò)設(shè)置總線中斷即Bus alarm 。中斷源就是剛設(shè)置的I1即Binary Input E1。如果沒(méi)有選擇at task end ,那么就是在二進(jìn)制中斷BinaryInput E1產(chǎn)生中斷任務(wù)I1開(kāi)始就立刻發(fā)送總線中斷,否則在I1中斷任務(wù)結(jié)束后,才發(fā)送總線中斷。 圖3.3.3b. 設(shè)置Slot2 CPU接收中斷任務(wù)時(shí)鐘作為基本時(shí)鐘A&D Service & Support Page 38-2353.3.4使本身的中斷任務(wù)時(shí)鐘與一個(gè)主CPU的中斷任務(wù)同步通過(guò)初始化L bus中斷,在主CPU的中斷任務(wù)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)來(lái)同步其它的CPU的中斷任務(wù)。其它的CPU可以是在同一機(jī)架上的CPU,也可以是通過(guò)GDM耦合的其他機(jī)架上的CPU。組態(tài)的例子就是同一機(jī)架上的不同CPU。 圖3.3.3a. 設(shè)置Slot1 CPU 發(fā)送中斷任務(wù)時(shí)鐘A&D Service & Support Page 39-235A&D Service & Support Page 40-235圖3.3.3b. 設(shè)置Slot2 CPU 接收中斷任務(wù)時(shí)鐘 3.3.5多站的同步TDC 多站之間通過(guò)全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器GDM 安裝有CP52M0,CP52IO 。大量機(jī)架相互之間可以利用CP52A0與CP52IO 相連,實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)架的通訊,運(yùn)算能力幾乎可以無(wú)限制擴(kuò)展。通過(guò)同步基本時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)多機(jī)架的同步。同3.3.2節(jié)。 3.3.6同步失敗的響應(yīng)被同步的接收方通過(guò)自身的硬件定時(shí)器來(lái)監(jiān)控基本同步時(shí)鐘。如果發(fā)現(xiàn)在4個(gè)時(shí)鐘內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)發(fā)送過(guò)來(lái)的時(shí)鐘,那么接收方就用本身硬件組態(tài)的時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生基本時(shí)鐘,這個(gè)時(shí)鐘就是Equiv. sampling time,需要注意的是這個(gè)Equiv. sampling time與Alarm tasks中的Equiv. sampling time是不同的,前者范圍是從0.1ms-16.0ms;后者沒(méi)有范圍要求。兩者的使用意義是不同的。請(qǐng)參考下圖。這時(shí)CPU的7段數(shù)碼管閃爍E。如果發(fā)送方時(shí)鐘恢復(fù),接受方可以使用功能塊DTS再次與發(fā)送方時(shí)鐘同步。 圖3.3.6a. Basic clock cycle中的Equiv. sampling timeA&D Service & Support Page 41-235A&D Service & Support Page 42-235圖3.3.6b. Alarm tasks 中的Equiv. sampling time3.4 精確計(jì)算處理器的利用率在程序中使用PSL (Permanent System Load功能塊,可以判斷5個(gè)循環(huán)周期中的CPU 的負(fù)載。該功能塊可以組態(tài)在任意循環(huán)周期中。A&D Service & Support Page 43-235圖3.4. 功能塊PSLY1Y5表示CPU 中的不同任務(wù)周期的負(fù)載率,與T1T5對(duì)應(yīng)。正常時(shí)不會(huì)超過(guò)1.0(100%,如果超過(guò)1.0,那么就說(shuō)明該CPU 過(guò)載。如果在輸入引腳T1T5處輸入XXms ,就可以利用該數(shù)字來(lái)模擬該任務(wù)周期增加的時(shí)間負(fù)載。這樣就會(huì)在對(duì)應(yīng)的Y1Y5處,讀到增加的負(fù)載值。3.5 CPU 的循環(huán)任務(wù)的工作方式如果任務(wù)需要的處理時(shí)間很短,那么這個(gè)任務(wù)可以在一個(gè)基本時(shí)鐘周期完成,那么這就是第一個(gè)循環(huán)。如果這個(gè)任務(wù)不能在一個(gè)基本時(shí)鐘周期內(nèi)完成,那么它會(huì)在隨后的基本時(shí)鐘周期內(nèi)完成。用短時(shí)采樣時(shí)間處理的任務(wù)要在用長(zhǎng)時(shí)采樣時(shí)間處理任務(wù)完成之前處理完。也就是T1在T2前,T3在T4前等等。 圖3.5. CPU 的循環(huán)任務(wù)3.6 數(shù)據(jù)傳輸模式根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的通訊要求,有以下4種不同的數(shù)據(jù)傳輸模式以下4種數(shù)據(jù)傳輸模式:握手(handshake刷新(refresh選擇(select復(fù)合(multiple這4中數(shù)據(jù)傳輸模式指定在CTV或CRV功能