西門子S7-200SMART模塊陜西代理商

西門子S7-1500 PLC的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)類型

    對(duì)于S7 - 1500 PLC，數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)類型主要有整數(shù)類型和實(shí)數(shù)類型（浮點(diǎn)數(shù)類型）。

    整數(shù)類型又分為有符號(hào)整數(shù)類型和無符號(hào)整數(shù)類型。有符號(hào)整數(shù)類型包括短整數(shù)型( SInt)、整數(shù)型(Int)、雙整數(shù)型(DInt)和長(zhǎng)整數(shù)型(Llnt)；無符號(hào)整數(shù)類型包括無符號(hào)短整數(shù)型( USInt)、無符號(hào)整數(shù)型(UInt)、無符號(hào)雙整數(shù)型(UDInt)和無符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)型( ULInt)。對(duì)于S7 - 300/400 PLC，僅支持整數(shù)型Int和雙整數(shù)型DInt。

    短整數(shù)型、整數(shù)型、雙整數(shù)型和長(zhǎng)整數(shù)型數(shù)據(jù)為有符號(hào)整數(shù)，分別為8位、16位、32位和64位，在存儲(chǔ)器中用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，高位為符號(hào)位（0表示正數(shù)、1表示負(fù)數(shù)），其余各位為數(shù)值位。而無符號(hào)短整數(shù)型、無符號(hào)整數(shù)型、無符號(hào)雙整數(shù)型和無符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)型數(shù)據(jù)均為無符號(hào)整數(shù)，每一位均為有效數(shù)值。

    實(shí)數(shù)類型具體包括實(shí)數(shù)型( Real)和長(zhǎng)實(shí)數(shù)型(LReal)，均為有符號(hào)的浮點(diǎn)數(shù)，分別占用32位和64位，高位為符號(hào)位（0表示正數(shù)、1表示負(fù)數(shù)），接下來的8位（或11位）為指數(shù)位，剩余位為尾數(shù)位，共同構(gòu)成實(shí)數(shù)數(shù)值。實(shí)數(shù)的特點(diǎn)是利用有限的32位或64位可以表示一個(gè)很大的數(shù)，也可以表示一個(gè)很小的數(shù)。對(duì)于S7 - 300/400 PLC，僅支持實(shí)數(shù)型Real。
  1．FDL通信

    FDL是PROFIBUS的第2層——現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層(Fieldbus Data link)的縮寫，用于實(shí)現(xiàn)PROFIBUS主站之間的通信。它是安全系數(shù)很高的發(fā)送/接收雙向數(shù)據(jù)通信服務(wù)，可以有效地檢測(cè)出通信的錯(cuò)誤。

    PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中的FDL連接與工業(yè)以太網(wǎng)中的ISO、ISO - on - TCP、TCP、UDP連接統(tǒng)稱為S5兼容的連接，它們使用相同的通信功能(FC) AG_RECV和AG_SEND。

    FDL數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，可以在FDL連接上同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。兩個(gè)站都具有同樣的權(quán)限，每個(gè)站都可以觸發(fā)發(fā)送和接收過程。FDL支持SDA（有確認(rèn)的數(shù)據(jù)發(fā)送）和SDN（無確認(rèn)的數(shù)據(jù)發(fā)送）、自由第2層通信、廣播通信和多點(diǎn)傳送通信。

    只有PROFIBUS通信處理器(CP)才支持FDL的數(shù)據(jù)通信，例如，用于S7 - 300系列PLC的CP 342 -5和CP 343 -5，用于S7 - 400系列PLC的CP 443 -5，以及用于上位機(jī)的CP 5512、CP 5612、CP 5613 PROFIBUS網(wǎng)卡。通信處理器可以同時(shí)與多個(gè)主站建立通信連接，大多數(shù)通信處理器的FDL連接個(gè)數(shù)多16個(gè)。S7連接采用OSI（開放系統(tǒng)互連模型）的第1、2和7層，專門用于西門子PLC之間的大數(shù)據(jù)量通信。因?yàn)?/span>FDL只使用OSI模型的第1、2層，傳輸請(qǐng)求由硬件發(fā)起，傳輸速率快，但是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較?。▋H240B）。

    2．直接數(shù)據(jù)交換

    直接數(shù)據(jù)交換( Direct Data Exchange，DX)又稱為交叉通信，主要用于智能從站接收DP從站的數(shù)據(jù)，以及多主站系統(tǒng)的從站發(fā)送數(shù)據(jù)到其他主站。

    直接數(shù)據(jù)交換通信采用廣播式通信方式，從站作為生產(chǎn)者( Publisher)，可以不經(jīng)過主站將信息直接發(fā)送給作為消費(fèi)者( Subscribers)的從站。這樣從站可以直接接收別的從站發(fā)送的數(shù)據(jù)?？梢岳斫鉃閳D6-63中的3號(hào)從站向它的主站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，4號(hào)智能從站或其他主站“偷聽”發(fā)送的部分或全部數(shù)據(jù)。

    圖6-63    HW Config中的DP網(wǎng)絡(luò)

    下面是直接數(shù)據(jù)交換的幾種應(yīng)用場(chǎng)合：

    (1)單主站系統(tǒng)中DP從站發(fā)送數(shù)據(jù)到智能從站

    通過直接數(shù)據(jù)交換，DP從站發(fā)送的數(shù)據(jù)可以被同一個(gè)PROFIBUS - DP子網(wǎng)的智能從站接收。所有具有直接數(shù)據(jù)發(fā)送功能的DP從站（包括非智能從站），都能提供用于DP從站之間的直接數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)，只有主站和智能DP從站才能接收這些數(shù)據(jù)。

    (2)多主站系統(tǒng)中從站發(fā)送數(shù)據(jù)到其他主站

    同一個(gè)物理PROFIBUS - DP子網(wǎng)中有幾個(gè)DP主站的系統(tǒng)稱為多主站系統(tǒng)。有直接數(shù)據(jù)交換功能的DP從站發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以被同一個(gè)物理DP子網(wǎng)中其他主站直接讀取。

    (3)從站發(fā)送數(shù)據(jù)到其他主站系統(tǒng)的智能從站

    在多主站系統(tǒng)中，有直接數(shù)據(jù)發(fā)送功能的DP從站發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以被同一個(gè)物理DP網(wǎng)絡(luò)中其他主站系統(tǒng)的智能從站讀取。

    3．一組從站的輸出同步與輸入凍結(jié)

    (1)同步輸出與解除同步

    通常情況下，DP主站周期性地將輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到DP從站的輸出模塊上。DP主站調(diào)用用SFC 11發(fā)送SYNC（同步）控制命令，組態(tài)的DP從站組中的所有從站將切換到同步模式，DP主站將當(dāng)前的輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給從站，并指示相關(guān)DP從站凍結(jié)各自的輸出。DP從站組將主站的輸出數(shù)據(jù)存放在它們的內(nèi)部緩沖區(qū)，將它們送到輸出模塊，并保持輸出狀態(tài)不變。這樣可以同步激活一組DP從站上的輸出數(shù)據(jù)。

    每執(zhí)行一次SYNC控制命令，該組從站將新的輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出模塊上。只有用SFC11發(fā)送控制命令UNSYNC，才能解除DP從站組的SYNC模式，使該組DP從站返回正常的循環(huán)數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)，即DP主站發(fā)送的數(shù)據(jù)立即被傳送到從站的輸出點(diǎn)。

    (2)輸入信號(hào)的凍結(jié)與解除凍結(jié)

    通常情況下，DP主站按照PROFIBUS - DP的總線周期，周期性地讀取DP從站的輸入數(shù)據(jù)，供CPL使用=如果需要得到一組DP從站同一時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)，可以通過SFC 11將FREEZE（凍結(jié)）命令發(fā)送到該組DP從站來實(shí)現(xiàn)。

    當(dāng)FREEZE命令被發(fā)送到一組DP從站時(shí)，組內(nèi)所有的DP從站切換到FREEZE模式，即它們的輸入模塊上的信號(hào)被凍結(jié)，并將它們傳送到CPU的過程映像輸入?yún)^(qū)，以便DP主站來讀取這些信號(hào)。接收到下一個(gè)FREEZE命令時(shí)，DP從站更新和重新凍結(jié)它們的輸入數(shù)據(jù)。只有用SFC 11發(fā)送UNFREEZE命令，才能解除DP從站的FREEZE模式，使DP主站重新開始周期性地接收從站當(dāng)前的輸入狀態(tài)。

    在暖啟動(dòng)和熱啟動(dòng)后，DP從站不進(jìn)入SYNC或FREEZE模式，只有當(dāng)它們接收到由DP主站發(fā)出的*個(gè)SYNC或FREEZE命令之后，才進(jìn)入SYNC或FREEZE模式。

    4．用SFC 12激活和禁止DP從站

    如果系統(tǒng)中有已經(jīng)組態(tài)，但是并不存在、有故障或當(dāng)前不需要的DP從站或PROFINET 10設(shè)備，CPU仍然會(huì)不斷地訪問它們。如果用SFC 12“D_ACT_DP”禁止這些從站或10設(shè)備，CPU將停止訪問它們，這樣可以縮短DP總線周期。如果用SFC 12禁止了IE/PB link PN IO（以太網(wǎng)與PROFIBUS的鏈接器），所有從屬的PROFINET IO設(shè)備也將停止運(yùn)行，這一事件將被報(bào)告?？梢栽谛枰獣r(shí)用SFC 12來激活被禁止的DP從站或PROFINET 10設(shè)備，還可以查詢它們當(dāng)前處于激活狀態(tài)還是處于禁止?fàn)顟B(tài)。

    某些設(shè)備有大量的選件可供使用，但是機(jī)器制造廠商交付的具體設(shè)備僅僅是選定組件的組合。制造商將這些可能的機(jī)器選件組態(tài)為DP從站或PROFINET IO設(shè)備，以便創(chuàng)建包含所有可能的選件的通用用戶程序。使用SFC 12，用戶程序可以激活當(dāng)前需要的選件，禁止那些當(dāng)前不需要的選件。

    5．PROFIBUS子網(wǎng)的恒定總線周期

    與主站機(jī)架中的集中式I/O相比，PROFIBUS - DP網(wǎng)絡(luò)上的分布式I/O沒有確定的過程響應(yīng)時(shí)間。以圖6-64中的系統(tǒng)為例，如果CPU從ET 200S讀人一個(gè)輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序后發(fā)送給ET 200M的一個(gè)輸出點(diǎn)，整個(gè)過程由圖中的T1~T7這7段時(shí)間組成：

    T1：讀入輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。

    T2和T6：從站模塊背板總線上的循環(huán)時(shí)間。

    T4：主站CPU程序執(zhí)行時(shí)間。

    T3和T5：PROFIBUS - DP總線上的輪詢時(shí)間。

    T7：輸出信號(hào)傳送到輸出端子的時(shí)間。

    T1~T7決定了整個(gè)過程的響應(yīng)時(shí)間。上述7段時(shí)間并非全部是固定不變的，它們之間也沒有同步的關(guān)系，因此總的處理周期不是恒定的。

    某些生產(chǎn)過程（例如運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)控制）要求控制系統(tǒng)具有迅速準(zhǔn)確的響應(yīng)時(shí)間。通過PROFIBUS的等時(shí)模式，可以實(shí)現(xiàn)從分布式I/O的輸入響應(yīng)、CPU的處理和輸出到分布式I/O的端子，有一個(gè)確定的和相等的時(shí)間，時(shí)間響應(yīng)的確定性甚至可能優(yōu)于集中式I/O。

    等時(shí)模式整個(gè)過程的響應(yīng)時(shí)間是由恒定的DP總線周期和同步的單個(gè)時(shí)間段構(gòu)成的。DP主站周期性地發(fā)送給各從站一個(gè)作為時(shí)鐘脈沖的全局控制幀( GC)，用它來同步接收和發(fā)送從站數(shù)據(jù)。總線循環(huán)時(shí)間的固定和各段時(shí)間的同步保證了過程響應(yīng)時(shí)間的恒定。與非等時(shí)模式相比，總線循環(huán)時(shí)間減少了等待讀取數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間，使響應(yīng)變得更加迅速。

    在每個(gè)恒定的總線周期，DP主站首先處理與各從站的循環(huán)數(shù)據(jù)交換，然后處理中斷、總線接收、診斷服務(wù)等非循環(huán)部分，可能還需要處理與PG/OP的通信（見圖6-65）。DP主站隨后將保持一段等待的時(shí)間，直到組態(tài)的恒定DP總線周期時(shí)間到，以便對(duì)可能的網(wǎng)絡(luò)干擾進(jìn)行補(bǔ)償，并重新獲取可能重發(fā)的消息幀。此后，全局控制幀( GC)啟動(dòng)新的DP周期。

    為確保在新的DP總線周期啟動(dòng)時(shí)讀取從分布式I/O輸入的*性狀態(tài)信息，必須在時(shí)間Ti內(nèi)提前執(zhí)行讀取過程。Ti包括輸入信號(hào)的準(zhǔn)備和轉(zhuǎn)換時(shí)間，以及DP從站背板總線上的傳送時(shí)間。Ti結(jié)束時(shí)，所有的輸入數(shù)據(jù)剛好傳送到從站的接口模塊，此時(shí)DP主站發(fā)送全局控制幀( GC)，開始輪詢DP從站。當(dāng)所有從站上的數(shù)據(jù)都已經(jīng)準(zhǔn)備好后，觸發(fā)同步循環(huán)中斷OB61，開始執(zhí)行OB61中的程序。在OB61中，調(diào)用SFC 126“SYNC- PI”來更新過程映像分區(qū)的輸入，而在OB61結(jié)束之前，調(diào)用SFC 127“SYNC-PO”來更新過程映像分區(qū)的輸出。在輸出時(shí)間To內(nèi)，將上一個(gè)周期的程序執(zhí)行結(jié)果輸出到被控過程，然后開始下一個(gè)周期Ti時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取過程。

    時(shí)間To將確保用戶程序的過程響應(yīng)以相等的時(shí)間輸出到從站的端子上。To包括主站與所有DP從站的數(shù)據(jù)交換時(shí)間、用于電子模塊的信號(hào)準(zhǔn)備和轉(zhuǎn)換時(shí)間，以及DP從站背板總線的輸出處理時(shí)間?？梢栽诮M態(tài)時(shí)設(shè)置Ti和To。

    從圖6-65可以看出，通信處理、執(zhí)行用戶程序和讀、寫分布式I/O是并行（即同時(shí)）進(jìn)行的，這樣能提高運(yùn)行效率，減少所需的總線周期。

    循環(huán)同步只適用于ET 200M和ET 200S，不能用于集中式I/O設(shè)備。

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