西門子6AV21030XA030AA5 西門子6AV21030XA030AA5
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6AV2103-0XA03-0AA5 SIMATIC WinCC 專業(yè)版 max. Power-Tags V13 SP1 工程組態(tài)軟件 im TIA-Portal; 浮動許可證; SW 和 文檔 auf DVD;許可證密鑰 auf U 盤;Klasse A; 6-sprachig(de,en,fr,sp,it,cn); 可運行 unter Windows 7(32 位,64 位), Windows 8.1(64 位), WinSrv 2008/2012 R2(64 位); zur 項目組態(tài) von SIMATIC 面板, WinCC 運行時 Advanced, WinCC 運行時 專業(yè)版 (max. Power-Tags) |
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1 PROFINET 等時模式介紹
1.1 簡介
標準的PROFINET IO分布式自動化結構中包含多數處理周期,參考圖 1 標準的PROFINET IO分布式結構,且這些處理周期不同步:
圖 1 標準的PROFINET IO分布式結構
這些處理周期包括:
- 讀取輸入信號的 I/O 子模塊的周期 (T1)
- ET 200 背板總線的周期(T2、T6)
- PROFINET IO周期(T3 和 T5)
- CPU 上的程序執(zhí)行周期 (T4)
- I/O 子模塊的信號輸出周期 (T7)
輸入信號在該過程中被檢測并在用戶程序中進行處理;相應的響應與輸出組件互連。各個周期形成了一個順序,而過程響應時間在非同步周期中可能會產生巨大波動。
周期 T2 到 T6 的長度主要取決于中斷、診斷服務等非周期性元素以及用戶程序的非周期性數據(數據記錄)。不帶等時屬性的異步元素致使過程響應時間的不確定。
循環(huán)中斷(例如 OB35)處于激活狀態(tài)時,將始終以相同的時間間隔來執(zhí)行用戶程序。因此,用戶程序和 I/O 數據采集只能在某些條件下進行同步。
PROFINET系統(tǒng)提供了一個可靠的基本時鐘。“Isochronous mode”(等時模式)系統(tǒng)屬性在 SIMATIC 系統(tǒng)中啟用了恒定的周期時間,SIMATIC 系統(tǒng)在總線系統(tǒng)上進行了嚴格地確定。“Isochronous mode”(等時模式)系統(tǒng)屬性將 SIMATIC 自動化解決方案與等距離 PROFINET IRT相結合。也就是說:
- 讀取輸入數據時與 IRT 周期保持同步;同時讀取所有的輸入數據。
- 處理 I/O 數據的用戶程序通過同步周期中斷 OB(即 OB61 到 OB64)與 IRT的周期TDC同步。
- 數據輸出與IRT周期保持同步;所有的輸出數據同時生效。
- 傳輸所有輸入和輸出數據時保持*性。也就是說,過程映像的所有數據在邏輯上相關聯,并且均基于相同的定時。
將 I/O讀取周期的開頭提前(提前的時間為偏移時間 Ti),以使所有的輸入數據可供在下一個IRT周期開始時在 PN子網中傳輸。該偏移時間 Ti可由用戶進行組態(tài),也可在 STEP 7中自動確定。
PROFINET通過PN子網將輸入數據傳輸至 IO控制器。調用同步周期中斷 OB(OB61、OB62、OB63 或 OB64)。同步周期中斷 OB中的用戶程序決定過程響應,并及時提供輸出數據供下一個 IRT周期開始時使用。IRT周期的長度可在 STEP 7 中自動定義,也可由用戶進行定義。
即時提供輸出數據供下一個 IRT周期開始時使用。在等時運行(即與時間 To同步)的方式下,通過PN子網將數據傳輸至IO設備并傳送至過程。
結果結果過程響應時間:從“Ti + TDC + To”至“Ti + (2 x TDC) + To”,即對應從輸入終端到輸出終端的傳輸。具有典型響應時間的等時模式時序圖,參考圖 2 等時模式處理。
圖 2 等時模式處理
Step7系統(tǒng)會自動設置相同的Ti和To,這樣可以同時捕獲輸入信號和輸出*性的輸出信號。等時模式具有如下優(yōu)點:
- 當檢測值的獲取需要同步時,運動必須協(xié)調,處理響應必須定義和同時發(fā)生
- 同時獲取信號用于過程處理,檢測和運動控制
對于PROFINET IO,分布式同步等時模式,可以與非同步模式的I / O可以混合在一個IO控制器上使用。
對于IRT high performance的詳細信息,請參考西門子站下載中心的相關文檔《PROFINET IRT High performance使用入門》,具體鏈接如下:
79573556。
對于支持等時模式的IO控制器和IO設備,請參考西門子站相關的FAQ:
44383954。
2 PROFINET IRT High Performance組態(tài)
2.1 示例組態(tài)
使用一個例子來描述PROFINET IRT等時模式,如圖 3 PROFINET IO系統(tǒng)網絡組態(tài)。
圖 3 PROFINET IO系統(tǒng)網絡組態(tài)
IO控制器使用CPU319-3PN/DP v3.2,其中端口1連接SCALANCE X204IRT v4換機端口1,換機的兩個端口2和端口3分別連接ET200S IM151-3PN HS v3.0 (6ES7 151-3BA60-0AB0)的端口1上,其中ET200S IM151-3PNHS的端口2連接另外一臺ET200S IM151-3PN v7.0(6ES7 151-3BA23-0AB0)。在同步域內,所有設備都必須支持IRT,即集成ERTEC控制器。同步域內的設備采用IRT的等時模式,同步域外的設備采用RT通訊方式
在Step7中對其進行硬件組態(tài),圖 4 硬件組態(tài)。根據實際的設備名稱設置設備名,參考圖 3 PROFINET IO系統(tǒng)網絡組態(tài)。
圖 4 硬件組態(tài)
點擊總線”Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”總線,右鍵彈出菜單選擇“PROFINET IO Topology…”,彈出拓撲編輯器對話框。點擊“Graphic View”標簽頁,根據實際的端口連接對PROFINET IO網絡進行組態(tài)。參考圖 5 編輯拓撲信息。
圖 5 編輯拓撲信息
然后再次點擊總線”Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”總線,右鍵彈出菜單選擇“PROFINET IO Domain Management…”,彈出同步域管理對話框,雙擊“SIMATIC 300(1)/PN-IO”,即IO控制器CPU319-3PN/DP,彈出設備屬性對話框,在同步角色中選擇“Sync master”,設置為同步時鐘主站。參考圖 6 設置同步時鐘主站。
圖 6 設置同步時鐘主站
然后配合“Ctrl”鍵,通過鼠標選中除了IM151-3PN的其它IO設備,點擊“Device Properties”按鈕,設置所選中的IM151-3PNHS以及SCALANCE X204IRT換機設置同步時鐘從站,并選擇IRT Option為“High performance”。參考圖 7 設置同步時鐘從站和high performance。
圖 7 設置同步時鐘從站和high performance
設置完畢后的同步域管理對話框,參考圖 8 同步域管理對話框。設置發(fā)送時鐘Send clock為1.0ms,該時間就是等距的通信周期TDC。
圖 8 同步域管理對話框
點擊對話框中的“Details…”按鈕,彈出同步域詳細信息,其中黃色部分為CPU端口(發(fā)送或接收)的IRT預留帶寬部分,IRT high performance數據在這部分預留的時間段內進行傳輸,亮綠色為CPU端口(發(fā)送或接收)的RT預留帶寬部分。其它暗綠色部分為開放的帶寬,允許TCP/IP等或其它的RT數據通信。點擊OK結束設置。參考圖 9 同步域詳細信息。
圖 9 同步域詳細信息
雙擊總線”Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”總線,彈出PROFINET IO系統(tǒng)屬性對話框,在Update Time頁,對于RT設備可以根據實際的需求設置刷新時間,而對于IRT設備在等時模式時需要與發(fā)送時鐘的周期*,即1.0ms。如下圖 10 PROFINET IO系統(tǒng)屬性。
圖 10 PROFINET IO系統(tǒng)屬性
然后雙擊CPU,彈出CPU319屬性對話框,選擇“Synchronous Cycle Interrupts”標簽頁,點擊“IO system no.”選擇PROFINET IO總線的標號100。參考圖 11 同步周期中斷。
圖 11 同步周期中斷
點擊該頁面中的“Details”按鈕,設置過程映像分區(qū)為“1”。注:CPU319只支持過程映像分區(qū)1。參考圖 12 OB61的詳細設置。
圖 12 OB61的詳細設置
對于參與等時同步的分布式IO,例如ET200s IM151-3PN HS,雙擊該設備硬件組態(tài)的PN-IO插槽,彈出該槽PN-IO屬性。分配IO設備的等時模式為OB61。參考圖 13 PN-IO的詳細設置。ET200s IM151-3PN HS1也采用同樣的設置,其它選項保持默認即可。其中可見Ti和To的時間已被自動計算。
圖 13 PN-IO的詳細設置
點擊該頁面的“Isochronous Mode Modules/Submodules”按鈕,可以查看和設置使用等時模式的模塊。參考圖 14 等時模式模塊。
圖 14 等時模式模塊
此時在硬件組態(tài)中雙擊模塊,例如4DI DC24v HF,參考圖 14 等時模式模塊,可以看見相應的參數已經被自動修改以適應等時模式。參考圖 15 過程映像區(qū),該模塊的過程映像區(qū)已經被設置為PIP1,即分區(qū)1。參考圖 16 模塊參數,輸入延遲為0.1ms。
圖 15 過程映像區(qū)
圖 16 模塊參數
對于模塊的地址區(qū)應在CPU的過程映像區(qū)內,如果等時的模塊超出了CPU的過程映像區(qū)的范圍,那么可以修改模塊的地址區(qū)到CPU的過程影響區(qū)內,參考圖 15 過程映像區(qū)。也可以增加CPU的過程映像區(qū)的范圍以包含超出的地址區(qū)間,參考圖 17 CPU的屬性。
圖 17 CPU的屬性
zui后右鍵點擊CPU,彈出菜單選擇“PROFINET IO Isochronous mode”,彈出等時模式對話框,其中詳細說明等時模式相關的時間。其中Application cycle =Data cycle=send clock=1.0ms,OB61的延遲時間delay time=30us,以及模塊的 Ti和To時間全部自動計算。參考圖 18 等時模式。
圖 18 等時模式
保存編譯項目下載到PLC中進行PROFINET IO通訊,具體組態(tài)PROFINET IO通訊的詳細信息請參考網上課堂的下載中心的鏈接 72325620。
然后,在Step7的SIMATIC Manager中插入并打開OB61,編寫如下程序。
CALL "UPDAT_PI" //SFC26
PART :=B#16#1
RET_VAL:=MW0
FLADDR :=MW2
A I 0.0
= Q 0.0
= Q 1.0
CALL "UPDAT_PO" //SFC27
PART :=B#16#1
RET_VAL:=MW3
FLADDR :=MW4
首先調用SFC26,刷新過程映像分區(qū)1的輸入地址區(qū),即讀入輸入信息。然后,是同步程序,如果I0.0為1,那么Q0.0和Q0.1為1。zui后調用SFC27,刷新為過程映像分區(qū)1的輸出地址區(qū),即同步輸出Q0.0和Q0.1。
關鍵詞
PROFINET IO, IRT, *性能,等時模式ET200S 1 步進模板使用入門
ET200S 1 5V/204KHz 步進模板入門
1. 模板介紹
1.1 總覽
ET200S 1 步進模板輸出脈沖來控制步進電機 ,輸出脈沖的數量決定步進電機的運動距離,輸出脈沖的頻率決定步進電機的速度。
模板訂貨號: 6ES7138-4DC00-0AB0
1.2 模板參數
圖. 1: 步進電機模板
- 1 通道,可控制1個步進電機
- 數字量輸入的參考點開關
- 外部停止或者外部脈沖使能數字輸入
- 脈沖和方向信號時RS422的差分輸出模式
- zui大輸出頻率: 204kHZ
- zui大脈沖數: 1048575
- 4 LED 狀態(tài)指示燈
- 2 操作模式:尋找參考點和增量模式
2. 模板接線
圖. 2: 步進模板接線圖
- 端子1和5:脈沖差分信號
- 端子4和8:差分輸出的方向信號
- 端子2和3:外部停止或者外部脈沖使能數字量輸入ID。(功能選擇見 4.2 )
- 端子6和7:數字量輸入參考點開關
3. 硬件配置
步進模板可以安裝在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。
本文使用 IM151-7 CPU 為例。
表 1: 軟件和硬件配置
圖. 3: ET200S 站的配置圖
4. 硬件和參數設置
4.1 硬件配置
1) 根據圖. 2 和圖. 3完成ET200S的接線
2) 打開STEP7,創(chuàng)建一個新項目,并插入一個S7-300站
3) 從硬件目錄中選擇IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口
圖. 4: 插入IM151-7 CPU
4) 依次在4槽和5槽插入電源模板 PM-E DC24 和步進模塊
圖. 5: 硬件配置
4.2 模板參數配置
圖. 6: 步進模塊參數接口
4.2.1 模板參數說明
1) 組診斷:組診斷
2) 基準頻率:基準頻率,以Hz為單位,標識Fb
3) 增益 n: 增益系數 n,值范圍 1-255. 此增益系數決定啟動/停止頻率 Fss,并且計算公式為: Fss=Fb×n
4) 時間 i: 時間系數 i, 值范圍 1-255. 該時間系數以Hz/ms決定加速和減速,計算公式為: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)
5)功能 DI: 數字量輸入DI 功能可選,可以被組態(tài)為外部脈沖輸入或者外部停止信號,缺省是外部脈沖且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信號類型停止開關. 接觸器觸點是常閉信號,以確保該接觸器信號,缺省是讀取常閉信號。
4.2.2 本文所例參數設置如下
本例參數配置見圖. 6.
1) 沒有激活組診斷
2) 基準頻率 4Hz
3) 乘法系數 1, 啟動/停止頻率 4Hz
4) 時間系數 1, 加速/ 減速 31.25 Hz/ms
5) 使能外部輸入脈沖
6) 外部輸入停止和限位信號為常閉類型
5. 編程
5.1 模板輸入/輸出地址分配
與其它ET200S功能塊類似,1STEP步進模板也通過直接讀寫I/O地址來對模板進行控制和訪問的。
反饋信號 (輸入), 占用 8 字節(jié). 如表 2 輸入地址分配所示。
控制信號 (輸出), 占用 8 字節(jié). 如表 3 輸出地址分配所示。
有關輸入和輸出變量分配的詳細信息請參閱 ET200S 位置控制和操作手冊。鏈接如下:
/cs/document/9260790?caller=view&lc=en-WW
表 2: 輸入地址分配
表 3: 輸出地址分配
5.2 項目例程
為了更好的實現按位,字節(jié)或字對模板進行讀寫,在梯形圖中使用MOVE指令接收輸入數據PIB272-PIB279 到MB10-MB17發(fā)送MB20-MB27到PQB272-PQB279,對1STEP模板的讀寫訪問均通過MB地址來進行。
1STEP模板地址分配見圖. 5
圖. 7: 例程編程
6. 模式描述和舉例
6.1 Search-for-reference-point 模式
通過執(zhí)行search-for-reference-point 模式來同步軸, 即.在機械零位和電氣零位之間創(chuàng)建連接關系。
6.1.1 Search-for-reference-point 模式
Mode=1
參考點按照常開信號訪問
搜尋參考點輸出頻率 Fss 和 Fa。
Fss 啟動停止頻率,見章節(jié) 4.2.1相關描述。
Fa 輸出頻率: Fa = Fb ×G × R
Fb: 基準頻率. 在1STEP 模板參數中設置。 見章節(jié) 4.2.1相關描述。
增益 G: 增益系數 G. 值范圍: 1-255, 參見模板輸出地址字節(jié): 0。
減少 R:減少系數 R. 模板輸出地址字節(jié)4的第7位信號,參見表 3.模板輸出地址4.7=0, R=1. 模板輸出地址 4.7=0, R=0.1.
圖. 8: 搜尋參考點
6.1.2 search-for-reference-point模式例程
本例模式見圖. 8, viz. 搜尋 CW 方向.
- 通過變量表寫輸出控制變量:
圖. 9: 參考點模式控制變量
1) M24.0=1 search-for-reference-point 模式 = 1
2) M25.0=1, M25.1=1: 因為之前的模板參數配置中的限位開關是常閉輸入模式,在軟件限位信號觸發(fā)前為信號輸入參見章節(jié) 4.2.2.
3) M25.2=0: 沒有激活軟件脈沖使能信號,因之前的模板參數配置中DI已經作為外部脈沖信號使能,內部軟件脈沖使能信號在此時不會使用,參見章節(jié) 4.2.2.
4) 置位M24.2, 然后復位M24.4 (下降沿有效), 啟動search-for-reference-point模式. 輸出脈沖頻率為 Fa.
5) MB20=1, M24.7=0: 增益系數 G = 1, 減少系數 R = 1, 頻率 :
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。
- 通過變量表讀輸入狀態(tài):
圖. 10: 參考點模式變量表
1) M15.2=1: 觸發(fā)外部脈沖使能信號
2) M15.0 = 1: 驅動使能
3) 之后 search-for-reference point啟動, M14.0=1 位置被激活, M15.7=1 位置被執(zhí)行. 等待參考點開關信號 M15.1.
4) M15.1=1: 參考點信號到達, 尋找參考點已完成 M14.4=1,同步操作完成, M14.2=1,位置到達, M15.3=1, 尋找參考點結束。
6.2 增量模式
增量模式是 1STEP 的主要操作模式. 該操作模式可控制步進電機移動按照設定速度移動到一個位置。
6.2.1 增量模式描述
Mode=0
輸出脈沖的數量決定步進電機的移動距離,zui大值脈沖值為 1048575.
輸出脈沖頻率決定步進電機速度。
在增量模式下輸出頻率: Fss, Fa
方向信號作為啟動信號。
注意: 步進電機實際位移取決于脈沖數實際速度取決于脈沖頻率,這不是在1STEP模板中設置的。
6.2.2 增量模式例程
- 通過變量表寫輸出控制信號:
圖. 11: 在增量模式下的控制變量
1) M24.0=0 增量模式 = 0
2) M25.0=1、M25.1=1: 因之前的已經配置中限位開關信號為常閉輸入模式,在軟件限位信號觸發(fā)前為信號輸入參見章節(jié) 4.2.2。
3) MB20=1, M24.7=0:增益系數 G = 1, 減少系數 R = 1, 輸出頻率Fa
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz.
4) 脈沖輸出數: 通過MB21-23的20 個位信號來存儲脈沖數 ,zui大值為 0xFFFFF=1048575
MB21 輸出脈沖數 (位 16 到位19)
MB22 輸出脈沖數 (位 8 到位15)
MB23 輸出脈沖數 (位 0 到位 7)
MB21的位 20 到位 23 沒有使用
本例中,分配的值為 0 x 100,即. 256 個脈沖。
5) 置位 M24.4, 之后復位 M24.4 (下降沿有效), 啟動增量模式 觸發(fā)CW方向信號開始運動。 - 通過變量表讀輸入信號:
圖. 12: 增量模式變量表
1)增量模式啟動后,M14.0=1位置任務被激活,M15.7=1位置被執(zhí)行。
2) MD10 顯示剩余脈沖,如圖. 12, 220 個脈沖尚未發(fā)出。
3) MD10=0: 脈沖發(fā)送完成, 置位 M14.0 和M15.7, 位置到達 M14.2=1 . 增量模式輸出完成。
本文介紹步進模板 ET200S 1STEP 的基本操作。有關該模板操作,診斷