TDC用戶指導(dǎo)手冊

SIEMENS

SIMATICTDC用戶指導(dǎo)手冊

SIMATICTDCUserGuide

UserGuideEdition（2006-1）

SIEMENSA&DCS

書目

第一章SIMATICTDC限制系統(tǒng)（4

1.1TDC概述和特點（4

1.2TDC的應(yīng)用領(lǐng)域（6

1.3TDC的設(shè)計思想和優(yōu)點（8

其次章TDC系統(tǒng)的硬件和軟件（9

2.1硬件架構(gòu)（9

2.2組態(tài)舉例（15

2.3圖形化組態(tài)（18

2.4技術(shù)數(shù)據(jù)（21

第三章TDC系統(tǒng)的組態(tài)（27

3.1軟件要求（27

3.2描述和運(yùn)用數(shù)據(jù)傳輸（27

321數(shù)據(jù)的連續(xù)性（27

3.2.2數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中同一任務(wù)中（28

3.2.3數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中不同任務(wù)中（28

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（29

3.2.5數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU的中斷任務(wù)中（30

3.2.6削減死區(qū)時間（31

3.3CPU同步的意義和應(yīng)用（33

3.3.1時間同步（34

3.3.2使本身的基本時鐘與一個主CPU的基本時鐘同步（34

3.3.3使本身的基本時鐘與一個主CPU的中斷任務(wù)時鐘同步（36

3.3.4使本身的中斷任務(wù)時鐘與一個主CPU的中斷任務(wù)同步（39

3.3.5多站的同步（4（）

336同步失敗的響應(yīng)（40

3.4精確計算處理器的利用率（42

3.5CPU的循環(huán)任務(wù)的工作方式（43

3.6數(shù)據(jù)傳輸模式（44

3.6.1握手?jǐn)?shù)據(jù)傳輸模式（44

3.6.2刷新數(shù)據(jù)傳輸模式（44

3.6.3選擇數(shù)據(jù)傳輸模式（45

3.6.4復(fù)合數(shù)據(jù)傳輸模式（46

第四章通訊組態(tài)（47

4.1CPU本地通訊（47

4.2CPU-CPU之間通訊（61

4.3Rack-Rack之間通訊（65

4.4MPI通訊（76

4.4.1CP50MO與WinCC通訊（76

4.4.2CP50MO與OP27通訊（94

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4.5PROFIBUS-DP通訊（109

4.5.1CP50MO作為主站（11（）

4.5.2CP50MO作為從站（12（）

4.5.3CP50MO同時作為主站和從站（124

4.5.4SharedInput方式（135

4.5.5CP50MO與MM440的通訊（143

4.6TCP/IP通訊（155

4.6.1CP51Ml與WinCC的標(biāo)準(zhǔn)通訊（156

4.6.2CP51Ml與WinCC的PMC通訊（170

4.6.3CP51Ml與CP343-1通訊（TCP/UDP（201

4.6.4CP51M1與第三方設(shè)備通訊（216

第五章I/O組態(tài)（217

5.1數(shù)字量的讀入/輸出（217

5.2模擬量的讀入/輸出（221

5.3檢測增量型編碼器的輸入（224

5.4檢測肯定值型編碼器的輸入（224

附錄（226

A.在COMPROFIBUS中安裝新的.gsd文件（226

B.運(yùn)用Symtrace-D7可視化過程數(shù)據(jù)和邏輯分析（229

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第一章SIMATICTDC限制系統(tǒng)

1.1TDC概述和特點

假如您是一家工廠建設(shè)單位或工程單位，須要為工廠運(yùn)營單位開發(fā)高性能的自

動化解決方案，像金屬冶煉、加工或輸配電等領(lǐng)域。

而您正在找尋一種模塊化的自動化系統(tǒng)，其性能允許大型系統(tǒng)的閉環(huán)限制和計

算、開環(huán)限制和監(jiān)視、信號傳送和記錄以及通訊。

同時在運(yùn)用全集成自動化系列技術(shù)和驅(qū)動系統(tǒng)時，您還想降低成本，提高生產(chǎn)效

率和競爭實力。

通過SIMATICTDC?（SIMATICTechnologyandDriveControl,西門子可向您供

應(yīng)一種適用的多處理器自動化系統(tǒng)，尤其是驅(qū)動、能源和過程工程領(lǐng)域中的大型工

廠。SIMATICTDC擅長解決處理困難的驅(qū)動、限制和通訊任務(wù)，在單一平臺上擁有

最大數(shù)量的框架和最短的循環(huán)周期，是對SIMATICS7志向的擴(kuò)充。SIMATICTDC

是一種集成在SIMATIC中的工藝和驅(qū)動自動化系統(tǒng)，其組態(tài)和編程也可運(yùn)用

SIMATIC工具進(jìn)行,因此也是全集成自動化理念中的一部分。

SIMATICTDC由一個或多個模板機(jī)架組成，其中可以插入所需模板。多處理器

運(yùn)行方式可以實現(xiàn)性能的幾乎無限制擴(kuò)展。運(yùn)用SIMATICTDC,可以工廠操作員的

指令變得高效、簡捷而經(jīng)濟(jì)。

SIMATICTDC還是一種牢靠而面對將來的系統(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,SIMATICTDC得益于連綿不斷的研發(fā),另一方面是長期可用性的保

證，包括備件。

SIMATICTDC的突出特性：

z模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件可擴(kuò)展

z采樣時間間隔短，可達(dá)100ms，特殊適用動態(tài)限制任務(wù)

z中心處理器采納64位結(jié)構(gòu)，具有最大性能

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z同步多處理器運(yùn)行，每個機(jī)架最多可有20個CPU

z可最多同步耦合44個機(jī)架

z運(yùn)用STEP7組態(tài)工具進(jìn)行圖形化組態(tài):連續(xù)功能圖（CFC和依次功能圖（SFC

QAufmrsonA，

、&trwrw

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1.2TDC的應(yīng)用領(lǐng)域

SIMATICTDC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)營單

位開發(fā)自動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

SIMATICTDC可用于：

z驅(qū)動系統(tǒng)的閉環(huán)限制（轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、位置、角度/角度偏

差和速度,尤其是幾個驅(qū)動系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行或驅(qū)動系統(tǒng)之間的關(guān)系較困難時

Z調(diào)整幾個不同的物理變量（例如張力、壓力等

ExctHencttn、

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Z計算工藝/過程變量（例如溫度

SIMATICTDC可縮短運(yùn)算循環(huán)（例如設(shè)定點＜1ms，具有功能裕量，可供應(yīng)優(yōu)秀

的敏捷性。SIMATICTDC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)、徽

鍛設(shè)備、剪切機(jī)和卷取機(jī)

z用于長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)定電力輸送的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，例如電容器單元、電容器組

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1.3TDC的設(shè)計思想和優(yōu)點

借助于SIMATICTDC的高性能，可以實現(xiàn)極短的循環(huán)時間(100ps，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)性能和競爭實力。

通過應(yīng)用SIMATICTDC,在改進(jìn)功能性的同時，高壓直流輸電系統(tǒng)(HVDC的空

間要求可降低5()%。

運(yùn)用SIMATICTDC,可以在單一平臺上實現(xiàn)開環(huán)和閉環(huán)限制功能。由于部件數(shù)

量大大削減,這可顯著降低系統(tǒng)購置成本以及備件庫存成本。

通過運(yùn)用經(jīng)過廣泛應(yīng)用、測試的標(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STEP7?

z用于圖形化組態(tài)的CFC（工藝圖和SFC（流程限制圖

另外，由于可以接著運(yùn)用現(xiàn)有程序結(jié)構(gòu)甚至是自有軟件模塊，用戶已有閱歷可接

著應(yīng)用。同時標(biāo)準(zhǔn)SIMATIC組態(tài)工具的運(yùn)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)的一樣性運(yùn)用，例如通訊和HMI標(biāo)準(zhǔn),也使得SIMATICTDC的運(yùn)用特別簡

便：

zPROFIBUSDP和工業(yè)以太網(wǎng)

zSIMATICWinCC?和SIMATIC操作員面板

總之,SIMATICTDC具有以下優(yōu)點：

z憑籍其最大的運(yùn)算實力，可顯著提高生產(chǎn)效率和競爭實力

z降低購置成本

z削減工程成本

z全球通用標(biāo)準(zhǔn)

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其次章TDC系統(tǒng)的硬件和軟件2.1硬件架構(gòu)

SIMATICTDC是一種模塊化的多處理器系統(tǒng)，由一個或多個機(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)中運(yùn)用的各個組件。

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，配裝有一個具有冷卻和內(nèi)部監(jiān)控功能的集成電源。

，總共有21個槽位用于擴(kuò)展模板，并可通過64位背板總線連接。對于較高的性

能要求，在一個機(jī)架內(nèi)可最多有20個同步CPU模板多處理器運(yùn)行，可有44個機(jī)架相

互連接在一起。

中心處理單元CPU551

中心處理單元CPU551適用于具有較高運(yùn)算要求的開環(huán)和閉環(huán)限制任務(wù)。它采

納64位RISC技術(shù)設(shè)計，擁有一個32MB的用戶存儲器和插入式存儲器模塊。

CPU可保證嚴(yán)格依據(jù)可調(diào)的采樣時間間隔(10()ps進(jìn)行循環(huán)處理。對于每個循

環(huán),操作系統(tǒng)本身只須要25...50s的循環(huán)時間。這就意味著運(yùn)算時間特別短，例如每

個PI限制器大約為L..3S。另外,CPU還集成有4個具有報警實力的數(shù)字量輸入和

一個診斷接口。

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Excellencein、Excellencein

Automation&Drives:Automation&

SiemensSiemens

Excellence

Automation&Dn

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I/O模板SM500

SM500I/O模板供應(yīng)有豐富的選項，用于連接分布式I/Oo除了16點二進(jìn)制輸

入/輸出以外，它還具有8點模擬量輸入/輸出以及4點積分型模擬量輸入。另外，還

可連接4個增量位置編碼器和4個肯定值編碼器。運(yùn)用6個LED指示模板的運(yùn)行

狀態(tài)。

CP50MO通訊模板CP50MO

通訊模板可供應(yīng)高性能的通訊，用于?調(diào)試?過程限制?HMI

它們可以限制功能強(qiáng)大的協(xié)議?MPI

?PROFIBUSDP

還為各種不同的CPU,供應(yīng)有一個1MB的通訊存儲器。

CP5100CP51M1

通訊模板CP51M1,CP51()()

通訊模板CP51M1和CP5100可供應(yīng)高性能的通訊，用于?調(diào)試(CP51M1?過程

限制?HMI

它們可以限制功能強(qiáng)大的協(xié)議?TCP/IP?UDP

?ISOonTCP(CP51M1?S7(CP51M1

CP5100須要組態(tài)在Slotl8~210CP51M1最多組態(tài)4塊在機(jī)架上。

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CP52M0CP52IOCP52A0全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲器GDM

通過全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲器（GDM,安裝有CP52xO的大量機(jī)架相互之間可以進(jìn)行通

訊，運(yùn)算實力幾乎可以無限制擴(kuò)展。通過光纖電纜和共享存儲器，可最多有44個機(jī)

架聯(lián)網(wǎng)。

除了幾個機(jī)架之間的通訊之外,運(yùn)用

GDM，還可實現(xiàn)同步（采樣時間、時鐘時間和報警功能。刷新時間＜lms。

只有1個CP52M0在其中一個機(jī)架上且位于SlotloCP52IO與CP52Mo位于同

一個機(jī)架可組態(tài)在S10t2~12o

插槽蓋板SR51

假如機(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。

程序存儲器模塊MC500,MC510,MC521用于存儲由用戶組態(tài)的處理器程序，硬

件組態(tài)和CFC

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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

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接口模塊SU12

電氣上是一對一的連接,沒有信號轉(zhuǎn)換1()個螺釘型端子

接口模塊SU13

電氣上是一對一的連接,沒有信號轉(zhuǎn)換50個螺釘型端子

接口模塊SB10

電氣上是一對一的連接,沒有信號轉(zhuǎn)換8個數(shù)字型I/O,LED顯示

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接口模塊SB60

電氣上隔離,完成信號轉(zhuǎn)換230V-24V8數(shù)字輸入,LED顯示

接口模塊SB61

電氣上隔離,完成信號轉(zhuǎn)換48V-24V8數(shù)字輸入,LED顯示

接口模塊SB70

電氣上隔離,完成信號轉(zhuǎn)換24V-230V8數(shù)字輸出,LED顯示

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^AutomationiDrives:

、Siemens)

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接口模塊SB71

8數(shù)字輸出,完成信號轉(zhuǎn)換25V-48V

2.2組態(tài)舉例

例子1

例子1中通過運(yùn)用SC67把CPU551的串口與PC相連，通過SC66把CPU551

的8DI輸入口與接口模塊SB10或SB60或SB61或SU12相連。

ExcellMcem，

Autom^Mn&Driws:

?Siemens)

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例子2

例子2中I/O模板SM500分別通過連接電纜SC63或SC62與相應(yīng)的接口模塊

相連。

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例子3

例子3中最上方UR5213作為GDM機(jī)架,CP52M()組態(tài)在最左側(cè)插槽，其他插槽

組態(tài)CP52I0。對于其他機(jī)架只須要組態(tài)一塊CP52A0,通過光纜，即可以組成多機(jī)架

的組態(tài)連接。

2.3圖形化組態(tài)

SIMATICTDC運(yùn)用已經(jīng)全球測試的SIMATIC自動化系統(tǒng)工具進(jìn)行組態(tài)。圖

形化處理和標(biāo)準(zhǔn)程序塊的運(yùn)用，意味著無需特地的編程學(xué)問。SIMATICTDC系統(tǒng)運(yùn)

用STEP7硬

件組態(tài)工具HWConfig進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)化。

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SIMATICTDC站在HWConfig中的圖形化設(shè)計

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)行的自動化功能,

例如閉環(huán)限制任務(wù)。豐富的組態(tài)庫D7-SYS供應(yīng)有大約330個經(jīng)過驗證的標(biāo)準(zhǔn)功能

塊，例如PI限制器、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，每個功能塊都可賦值5種組態(tài)的循環(huán)采樣時間的一種。另外,功能塊還可放

置在依次組中，并在運(yùn)行條件

下打開和關(guān)閉。另外還可集成運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)ANSI-C生成的用戶程序塊，以愛護(hù)用

戶的專有技術(shù)。

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連續(xù)功能圖（CFC中庫中功能塊的圖形化連接

通過簡潔的編譯，即可由此生成具有最佳運(yùn)行時間的機(jī)器代碼。CFC圖可很簡

潔地進(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，避開費(fèi)時的編譯和裝載過程。

運(yùn)用CFC圖，可以對用戶程序進(jìn)行自動而簡便的圖形化歸檔，以及特別簡便的程

序維護(hù)。另外,CFC圖還可移植到其它硬件平臺，例如FM458-1DP應(yīng)用模板。

對于特殊任務(wù)還供應(yīng)有其它工具：

?運(yùn)用依次功能圖（SFC,可圖形化生成依次限制

?從c資源，功能塊生成器可創(chuàng)建一個可執(zhí)行的功能塊,并可在CFC中調(diào)用。由

于算法被隱藏起來,可以進(jìn)行程序移植以及專用技術(shù)的愛護(hù)。

?運(yùn)用樣條曲線編輯器，可以對電子凸輪盤進(jìn)行組態(tài)。

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in、

^Auttmutjan&Drnr9s:)

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運(yùn)用依次功能圖（SFC進(jìn)行依次限制器的圖形化組態(tài)

2.4技術(shù)數(shù)據(jù)

機(jī)架UR5213

輸入電壓范圍90~264V,47~63Hz

外形尺寸（寬x高x深482.6x354.9x343

重量約20kg

防護(hù)等級IP20

℃~+55℃

工作溫度范圍0

訂貨號組6DD1682-0CH0

中心處理單元CPU551

數(shù)字量輸入數(shù)量8點輸入，其中4點輸入具有報警實力

隔離通過可選接口模板實現(xiàn)

輸入電壓

?額定電壓24V

?對信號“0”-1V-+6V

?對信號T”+13.5V?+33V

輸入電流

?對信號“0”0mA

?對信號“1”3mA

?延遲時間100s

實時時鐘,辨別率01ms

訂貨號組6DD1600-0BA1

附件

存儲器卡MC5212MB閃存

訂貨號組6DD1610-0AH6

存儲器卡MC5004MB閃存

訂貨號組6DD1610-0AH4

存儲器卡MC51()8MB閃存

訂貨號組6DD1610-0AH6

功能塊庫D7-SYS

訂貨號組6DDI801-5DA.

功能塊生成器D7-FB-Gen

訂貨號組6DD18O5-5D..

SIMATIC手冊匯編訂貨號組6ES7998-8XC01-8Y..

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I/O模板SM500

模擬量輸出

數(shù)量8

設(shè)計輸出接地

電流隔離-

輸出電壓范圍-10v~+10V

輸出電流10mA

位

辨別率12

每個通道的轉(zhuǎn)換時間4s

精度：

?最大微分線性度誤差1LSB

（單一性保證

?最大放大誤差0.3%

?最大偏移誤差24LSB

轉(zhuǎn)換速率約3.5V/s1

電壓輸出：

?短路愛護(hù)，機(jī)架接地是

?短路電流約100mA1

模擬量輸入

數(shù)量8

設(shè)計差分輸入

電流隔離-

輸入電壓范圍-iov~+iov

辨別率12

位

每個通道的最大轉(zhuǎn)換時間約20s1

精度：

?最大微分

沒有偏差代碼

線性度誤差1LSB(

?最大放大誤差0.3%

?最大偏移誤差5LSB

輸入電阻20k

輸入濾波器34kHz

極性反轉(zhuǎn)愛護(hù)是,正弦差分輸入

集成模擬量輸入(U/f

數(shù)量4

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設(shè)計差分輸入

電流隔離-

輸入電壓范圍-10v~+10V

辨別率取決于積分時間，例如15位積分時間為4ms

最大積分/采樣時間可組態(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2LSB(

輸入電阻470k

輸入濾波器2kHz

極性反轉(zhuǎn)愛護(hù)是,正弦差分輸入

數(shù)據(jù)輸出

數(shù)量16

電流隔離通過可選接口模板實現(xiàn)

外部電源

?額定電壓24V

?允許范圍2()V-30V

V,最大0.5s時

?瞬時35

?最大空載電流40mA

輸出電壓范圍：

?信號“0”,最大3V

?信號“1”,最小外部電源-2.5V

輸出電流：

?信號“0”,最小-20A

?對信號力”

50mA

?額定值

?最大允許范圍100mA

延遲時間100s

阻性負(fù)載輸出的最大工作頻率6kHz

短路愛護(hù)

?機(jī)架接地是

?外部電源-

最大短路電流250mA

輸出總電流（最高60℃16x50mA

感性截止電壓限制外部電源電壓+1V

數(shù)字量輸入DI

數(shù)量16

隔離通過可選接口模板實現(xiàn)

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輸入電壓:

?額定電壓24V

?對信號“0”-1V-+6V

?對信號"1”+13.5V?+33V

輸入電流

?對信號“0”0mA

?對信號“1”3mA

延遲時間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)計差分輸入，在15V（HTL和5V（TTL編碼器信號之

間

可切換

跟蹤信號跟蹤A、B,帶或不帶指針信號前（FW后（BW跟

蹤

跟蹤信號的最小相位差200ns

MHz,2.5MHz

輸出脈沖頻率（跟蹤頻率1

輸入電壓

15V編碼器:

?允許范圍-30V~+3（）V

?對信號“0”-30V-+4V

?對信號“1”+8V~+30V

5V編碼器：

?允許范圍-7V~+7V

?對信號“0"-7V~-0.7V

?對信號T+L5V?+7V

輸入電流

-15V編碼器:5.0mA（典型/肯定值

?5V編碼器：1.5mA（典型/肯定值

限制輸出未用限制輸入如數(shù)字量輸入?yún)?shù)

報警復(fù)位輸出

?短路愛護(hù)，機(jī)架接地是

?外部電源-

?最大短路電流20mA

報警輸入：

?輸入電壓（允許范圍0V~5V

?信號“0”,最大＜0.5V

?信號T,最小〉2.0V

輸入電流

A&DService&Support235

?“0”信號-2.8mA

?“1”信號1.6mA

編碼器電源

數(shù)量1

隔離-

典型輸出電壓13.5V

mA,短路愛護(hù),機(jī)架接

最大輸出電流15()

地，短路電流25()mAl

肯定值編碼器輸入

數(shù)量4

設(shè)計差分輸入,RS485

可連接類型單個或多個編碼器

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+奇偶校驗位,25+奇偶校驗位,EnDat:變

量

MHz,取決于電纜長度

最大脈沖頻率2

輸入電壓

?允許范圍RS485

訂貨號組6DD1640-0AH0

1取決于環(huán)境條件

通訊模板CP50MO

用于PROFIBUSDP/MPI的連接2xRS485

DP,MPI

支持協(xié)議ROFIBUS

波特率最大12Mbit/s(DP

最大187kbit/s(MPI

訂貨號組6DD1661-0AD0

通訊模板CP5100

用于工業(yè)以太網(wǎng)的連接1XRJ45

支持協(xié)議TCP/IP,UDP

Mbit/s,自適應(yīng)

波特率10/10()

訂貨號組6DD1661-0AE0

通訊模板CP51M1

用于工業(yè)以太網(wǎng)的連接1XRJ45

支持協(xié)議TCP/IP,UDP,ISOonTCP,S7

Mbit/s,自適應(yīng)

波特率10/100

A&DService&Support235

訂貨號組6DD1661-0AE1

通訊模板CP52M0

全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲器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24V

?允許范圍20V~30V

?瞬時35

V,最大0.5s時

?最大空載電流40mA

輸出電壓范圍：

?信號"0”,最大3V

?信號“1”,最小外部電源電壓-2.5V

輸出電流：

?信號仍,最小-20A

?對信號“1”

?額定值50mA

?最大允許范圍10。mA

延遲時間100s

阻性負(fù)載輸出的最大工作頻率6kHz

短路愛護(hù)

?機(jī)架接地是

?外部電源-

最大短路電流250mA

輸出總電流（最高60oC16x50mA

感性截止電壓限制外部電源電壓+1V

訂貨號組6DD1660-0BF0

接口模板CP52I0

訂貨號組6DD1660-0BG0

存取模板CP52A0

訂貨號組6DD1660-0BH0

A&DService&Support235

第三章TDC系統(tǒng)的組態(tài)

3.1軟件要求

軟件：

須要的軟件包

①STEP7V5.3SP2

②CFCV6.1

③D7-SYSV6.2

④COMPROFIBUSV5.1

以上軟件要按上述依次精確地安裝在您的PG/PC中，要求的操作系統(tǒng)為

Windows95/98/ME/NT4.0/2000/XP,STEP7sCFC和D7-SYSV6.2須要安裝授

權(quán)。

運(yùn)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描述和運(yùn)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。

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圖3.2.兩個任務(wù)之間的數(shù)據(jù)傳輸

321數(shù)據(jù)的連續(xù)性

SIMATICTDC保證在不同周期的循環(huán)任務(wù)中的數(shù)據(jù)傳輸全部的數(shù)據(jù)連續(xù)性。

這就意味著在某一任務(wù)中的要傳輸?shù)娜繑?shù)據(jù)都是來自于這個任務(wù)的同一計算周

期。在采樣時間過程中計算任務(wù)中的數(shù)據(jù)，任務(wù)結(jié)束后數(shù)據(jù)被導(dǎo)出存儲在CPU的緩

存中。若某一任務(wù)起先時，須要的數(shù)據(jù)就會從緩存中導(dǎo)入。由此要保證不能同時讀

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&DService&Support235

?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

322數(shù)據(jù)傳輸在同一CPU中同一任務(wù)中

在TDC系統(tǒng)中功能塊的每一個輸出都安排給一個存儲區(qū)域。功能塊被系統(tǒng)處

理后,輸出值保存在存儲區(qū)域中。與功能塊輸出相連的功能塊的輸入就從該存儲區(qū)

域中取出存儲的輸出值。為了削減這一存取時間，那么系統(tǒng)會運(yùn)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算。在同一任務(wù)

中的CFC組態(tài)，只須要干脆互連即可。

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圖322.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CPU上的一個緩存系統(tǒng)來實現(xiàn)的。

特殊對于，循環(huán)時間較快的循環(huán)任務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)給循環(huán)時間較慢的循環(huán)任務(wù)時,在循環(huán)

時間較慢的循環(huán)任務(wù)可以視察到兩種狀況，一種是檢測不到循環(huán)時間較快的循環(huán)任

務(wù)的數(shù)據(jù)改變，另一種就是可以通過例如增加脈沖延時功能塊等方法去檢測到循環(huán)

時間較快的循環(huán)任務(wù)延遲的數(shù)據(jù)改變。

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圖3.2.3aT2周期的數(shù)據(jù)沒有通過時間延時發(fā)送給T3周期

圖3.2.3bT2周期的數(shù)據(jù)經(jīng)過時間延時發(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

通過運(yùn)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$信號就是在不同CPU中不同功能塊之間的連接。組態(tài)$信

號須要

信號名（Name?

類型（Standard或Fast?總線路徑（Lbus,TDC只有Lbus

信號傳輸是否須要系統(tǒng)的連續(xù)性檢查

?須要連續(xù)性檢查（Standard

?不須要連續(xù)性檢查（Fast

ExceUtnctm、

AutomationHOrn-es》

、Swnwtt

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圖3.2.4$信號的組態(tài)

3.2.5數(shù)據(jù)傳輸在不同CPU的中斷任務(wù)中

假如數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和運(yùn)用在中斷任務(wù)中,那么須要組態(tài)Fast$信號。這是由于中斷

時間可以發(fā)生在時間的隨意時刻，所以為了削減數(shù)據(jù)傳輸丟失,不須要連續(xù)性檢查來

組態(tài)Fast$信號。

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235

圖3.2.5Fast$信號的組態(tài)3.2.6削減死區(qū)時間

死區(qū)時間就是在同一時間任務(wù)中或相鄰不同時間任務(wù)中，寫數(shù)據(jù)緩存區(qū)和讀該

數(shù)據(jù)緩存區(qū)之間的時間間隔，死區(qū)時間是不行避開的，否則會產(chǎn)生同時讀寫數(shù)據(jù)緩沖

區(qū)。為了削減緩沖時間，數(shù)據(jù)可以干脆傳送而不經(jīng)過數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，從而躲避系統(tǒng)的數(shù)

據(jù)連續(xù)性檢查。

對于“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”可以運(yùn)用假擬注釋（Pseudocomment@DATX來完成同一CPU的任務(wù)互連。

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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”可以運(yùn)用Fast$信號來完成不同CPU之間的任務(wù)互連。

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CPUI在某一時刻產(chǎn)生一個敗據(jù)

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圖3.2.6c.Fast$信號與Standard$在信號數(shù)據(jù)傳輸模式的比較3.3CPU同步的

意義和應(yīng)用

組態(tài)CPU的同步在Step7中的HWConfig中完成。通過雙擊硬件組態(tài)中的

CPU，出現(xiàn)CPU屬性的對話框。

TDC供應(yīng)下列同步機(jī)制:?時間同步

?使本身的基本時鐘與一個主CPU的基本時鐘同步?使本身的基本時鐘與一個

主CPU的中斷任務(wù)時鐘同步?使本身的中斷任務(wù)時鐘與一個主CPU的中斷任務(wù)同

步?多站的同步?

同步失敗后的響應(yīng)

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ADrwn)

、Swmeos

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圖3.3a.CPU的屬性頁3.3.1時間同步

在TDC的同一機(jī)架上的全部CPU的實時時鐘都被插在1號槽的CPU所同步

(即靠在最左面的CPU。這樣會防止不同CPU之間的時鐘漂移。這種同步是每隔

1()秒自動實現(xiàn)。3.3.2使本身的基本時鐘與一個主CPU的基本時鐘同步

一個CPU的基本時鐘可以通過Lbus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。

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Properties-CPI15bl

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圖3.3.2a.硬件組態(tài)

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PrepertlesCPU551

圖3.3.2b.設(shè)置Slot1CPU發(fā)送同步時鐘

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圖3.3.2c.設(shè)置Slot2CPU接收同步時鐘作為基本時鐘3.3.3使本身的基本時鐘

與一個主CPU的中斷任務(wù)時鐘同步

一個CPU的中斷任務(wù)的起先和結(jié)束,是可以初始化Lbus中斷的?？梢杂善渌?/p>

CPU接收到并作為該CPU的基本時鐘。其它的CPU可以是在同一機(jī)架上的CPU,

也可以是通過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。

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(Airnxntnon&Drw9r)

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圖3.3.3a.設(shè)置Slot1CPU發(fā)送中斷任務(wù)時鐘

CPU1須要設(shè)置中斷處理任務(wù)Hardwareinterrupt，本例中通過二進(jìn)制輸入

BinaryInputEl實現(xiàn)中斷任務(wù)，該BOOL量是CPU模板上帶有中斷實力的4個

BOOL量輸入信號，可以參考CPU模板技術(shù)數(shù)據(jù)。

Equiv.samplingtime是針對在中斷任務(wù)中，假如存在與時間相關(guān)的功能塊，例如

積分功能塊。那么該設(shè)置的時間就是用來計算積分的步長。在下圖中為INT功能

塊的F1幫助。TA就是組態(tài)的Equiv.samplingtime。

產(chǎn)生的中斷通過L-Bus發(fā)送到另一個CPU2上,通過設(shè)置總線中斷即Bus

alarmo中斷源就是剛設(shè)置的II即BinaryInputEl。假如沒有選擇attaskend，那么

就是在二進(jìn)制中斷Binary

InputEl產(chǎn)生中斷任務(wù)II起先就立即發(fā)送總線中斷,否則在II中斷任務(wù)結(jié)束后,

才發(fā)送總線中斷。

4rm6Dnvn，

、Swiwm

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Properties-CPU551

Ptopeftim|AddeuesBaticdockcj?de|Cjcicgk$|AJ?rm|Stop|

圖3.3.3b.設(shè)置Slot2CPU接收中斷任務(wù)時鐘作為基本時鐘

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3.3.4使本身的中斷任務(wù)時鐘與一個主CPU的中斷任務(wù)同步

通過初始化Lbus中斷，在主CPU的中斷任務(wù)的起先和結(jié)束時來同步其它的

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GDM耦

合的其他機(jī)架上的CPUo

組態(tài)的例子就是同一機(jī)架上的不同CPUO

MI、

(AlrfOTfUM80nv9S)

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圖3.3.3a.ig?SlotlCPU發(fā)送中斷任務(wù)時鐘

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235

圖3.3.3b.設(shè)置Slot2CPU接收中斷任務(wù)時鐘3.3.5多站的同步

TDC多站之間通過全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲器GDM安裝有CP52MO,CP52IO。大量機(jī)架

相互之間可以利用CP52A()與CP52IO相連,實現(xiàn)多個機(jī)架的通訊，運(yùn)算實力幾乎可

以無限制擴(kuò)展。通過同步基本時鐘實現(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自身的硬件定時器來監(jiān)控基本同步時鐘。假如發(fā)覺在4個

時鐘內(nèi)沒有發(fā)覺發(fā)送過來的時鐘,那么接收方就用本身硬件組態(tài)的時鐘來產(chǎn)生基本

時鐘,這個時鐘就是

Equiv.samplingtime,須要留意的是這個Equiv.samplingtime與Alarmtasks中

的Equiv.samplingtime是不同的,前者范圍是從().lms-16.()ms后者沒有范圍要求。

兩者的運(yùn)用意義是不同的。請參考下圖。這時CPU的7段數(shù)碼管閃耀E。假如發(fā)

送方時鐘復(fù)原，接受方可以運(yùn)用功能塊DTS再次與發(fā)送方時鐘同步。

SIEMENS

圖3.3.6a.Basicclockcycle中的Equiv.samplingtime

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nonADnv9s)

、Swvnros

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圖3.3.6b.Alarmtasks中的Equiv.samplingtime

3.4精確計算處理器的利用率

在程序中運(yùn)用PSL("PermanentSystemLoad"功能塊，可以推斷5個循環(huán)周期中

的CPU的負(fù)載。該功能塊可以組態(tài)在隨意循環(huán)周期中。

A&DService&Support

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、Siemens)

SIEMENS

235

圖3.4.功能塊PSL

Y1~Y5表示CPU中的不同任務(wù)周期的負(fù)載率，與T1~T5對應(yīng)。正常時不會超

過1.0(100%,假如超過1。那么就說明該CPU過載。

假如在輸入引腳T1-T5處輸入XXms，就可以利用該數(shù)字來模擬該任務(wù)周期增

加的時間負(fù)載。這樣就會在對應(yīng)的Y1~Y5處,讀到增加的負(fù)載值。

3.5CPU的循環(huán)任務(wù)的工作方式

假如任務(wù)須要的處理時間很短，那么這個任務(wù)可以在一個基本時鐘周期完成，那

么這就是第一個循環(huán)。假如這個任務(wù)不能在一個基本時鐘周期內(nèi)完成，那么它會在

隨后的基本時鐘周期內(nèi)完成。用短時采樣時間處理的任務(wù)要在用長時采樣時間處理

任務(wù)完成之前處理完。也就是T1在T2前,T3在T4前等等。

in、

^Automation&Drives:，

、Swnans

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圖3.5.CPU的循環(huán)任務(wù)

3.6數(shù)據(jù)傳輸模式

依據(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功能塊的MOD輸入上。

3.6.1握手?jǐn)?shù)據(jù)傳輸模式

在兩種狀況下運(yùn)用握手傳輸模式

第一種狀況是當(dāng)數(shù)據(jù)被覆蓋時,不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失;其次種狀況是每一個發(fā)送方

都會有一個接收方與其對應(yīng)。

握手模式定義了一個連續(xù)的通道處理。詳細(xì)的流程是接收方收到這個數(shù)據(jù)，通

過給發(fā)送方發(fā)送確認(rèn)信息表明接收數(shù)據(jù)完成，然后發(fā)送方在通道中放置一個新的數(shù)

據(jù)。這個通道供應(yīng)一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于數(shù)據(jù)傳送。發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)和接收方接收數(shù)

據(jù)是分別通過各自的一個操作循環(huán)來完成。

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^Automation&Drives:

、Siemensj

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3.6.2刷新數(shù)據(jù)傳輸模式

在兩種狀況下運(yùn)用刷新傳輸模式

第一種狀況是接收者總是接收到最新的數(shù)據(jù);其次種狀況是每一個發(fā)送方都會

有一個接收方A&DService&Support235

與其對應(yīng)。

刷新模式定義了數(shù)據(jù)覆蓋的通道處理。詳細(xì)的流程是發(fā)送方總是在通道中放置

最新的數(shù)據(jù)，接收方總接收最新的數(shù)據(jù)而不須要給發(fā)送方供應(yīng)應(yīng)答信息。這個通道

供應(yīng)2個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于數(shù)據(jù)傳送，這兩個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中相互交替存放方送方供應(yīng)

的最新數(shù)據(jù)。發(fā)送方通過設(shè)置標(biāo)記來表明哪一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是最新的。

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、Siemens

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3.6.3選擇數(shù)據(jù)傳輸模式

在兩種狀況下運(yùn)用選擇傳輸模式

第一種狀況是當(dāng)數(shù)據(jù)被覆蓋時,不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失;其次種狀況是每一個接收方

有多個發(fā)送方與其對應(yīng)。

選擇模式定義了一個連續(xù)的通道處理。詳細(xì)的流程是接收方收到這個數(shù)據(jù)，通

過給發(fā)送方發(fā)送確認(rèn)信息表明接收數(shù)據(jù)完成，然后發(fā)送方在通道中放置一個新的數(shù)

據(jù)。這個通道供應(yīng)一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于數(shù)據(jù)傳送。發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)和接收方接收數(shù)

據(jù)是分別通過各自的一個操作循環(huán)來完成。這一點與握手模式相同。

全部組態(tài)的發(fā)送方都運(yùn)用相同的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。假如不定義發(fā)送方之間的發(fā)送依

次，那么第一個發(fā)送方就首先發(fā)送。為了限制發(fā)送方的發(fā)送依次，可以通過分時的給

功能塊EN設(shè)置為1。須要留意的是組態(tài)的發(fā)送方的時間任務(wù)周期肯定要小于接收

方的時間任務(wù)周期。

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235

3.6.4復(fù)合數(shù)據(jù)傳輸模式在兩種狀況下運(yùn)用復(fù)合傳輸模式

第一種狀況是接收者總是接收到最新的數(shù)據(jù);其次種狀況是每一個發(fā)送方都會

有多個接收方與其對應(yīng)。

刷新模式定義了數(shù)據(jù)覆蓋的通道處理。詳細(xì)的流程是發(fā)送方總是在通道中放置

最新的數(shù)據(jù)，接收方總接收最新的數(shù)據(jù)而不須要給發(fā)送方供應(yīng)應(yīng)答信息。這個通道

供應(yīng)2個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于數(shù)據(jù)傳送，這兩個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中相互交替存放方送方供應(yīng)

的最新數(shù)據(jù)。發(fā)送方通過設(shè)置標(biāo)記來表明哪一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是最新的。

須要留意的是組態(tài)的接收方的時間任務(wù)周期肯定要小于發(fā)送方的時間任務(wù)周

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第四章通訊組態(tài)

4.1CPU本地通訊

CPU本地通訊不須要耦合模塊，即數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊，例如CP50MO,CP51Mlo通

@LOCAL在本地CPU存儲器上開拓數(shù)據(jù)通訊接口區(qū)，該接口區(qū)大小為

1Mbyte。過程數(shù)據(jù)通訊通過CRV/CTV功能塊。主要功能用于CPU內(nèi)部測試通訊

的發(fā)送和接收，以及通過定義接口定制任務(wù)。

Excellencetn

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Siemens

SIEMENS

4.1.1在SIMATICManager中進(jìn)行硬件組態(tài)

?新建一個TDC項目。

A&DService&Support235

A&DService&Support

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Automation&Dmes

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SIEMENS

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235

?插入一個TDC站。

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