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文档简介
SIMATICTDC系统入门培训热轧厂自动化室刘建军主要内容TDC系统概述1TDC通讯概述2TDC硬件介绍3TDC软件介绍4一、TDC系统概述SIMATICTDC定义:Technology&DriveController,即工艺和传动控制器。它是基于VME64的新型控制系统,每个机架有21个插槽,最多可以安装20个CPU。一个TDC系统通过GDM网络最多可以连接44个机架,即一个TDC系统理论上最多可以集成836个CPU。TDC的前期同类型控制器的比较同属于工艺及传动控制系列的控制器有T400、FM458、SIMADYND和TDC。T400是将工艺技术集成到传动(即MATERDRIVES和DCMaster)里,安装于传动控制柜里,可实现快速控制和计算。FM458是将工艺技术集成到S7-400里的一种控制器,安装于S7-400机架里,可实现快速控制和计算。SIMADYND是采用64位CPU进行多值计算,每个机架最多可安装8个CPU。它和TDC一样,最小循环周期都是0.1ms,都属于D7系列产品。TDC是SIMADYND的升级换代产品。二、TDC通讯概述TDC系统属于多处理器系统,多个CPU处理器可以同步运行。TDC机架内的所有模块都通过高性能的64位背板总线相连,通讯的周期时间可达100µs。分布式外设可以通过ProfibusDP接口与TDC以主从站的方式连接通讯。可以通过带宽为100Mbit/s的TCP/IP接口,可以将多个SIMATIC工作站、上位PC机及其它厂家工作站连接起来,并实现高可靠性通讯。GDM网络GDM:GlobalDataMemory,即全局数据存储器,如下图所示。GDM是TDC自动化系统的控制中心,它实现了TDC机架间的快速通讯及自诊断功能。机架间的距离最远可以达到700米。GDM网络下面是一个GDM的典型配置图:GDM网络不同的用户通过光纤于中心GDM相连接。每一块接口模块CP52I0都可以连接4个TDC机架。GDM网络使得机架间数据通讯带宽可达640M,因此对于一个典型的具有10个机架的TDC系统而言,数据刷新率可以达到低于1.0ms。三、TDC的硬件介绍注意:TDC在运行起来之后,可以热插拔外部存储器卡,但是在重新启动CPU前必须插上外部存储器卡。原因是CPU在启动时,要把外部存储器卡PCMCIA内的用户程序读到内存RAM里,在TDC在正常运行时使用内存RAM里的程序。机架:现在市场上流行的机架只有一种,型号为UR5213,它包含了电源及背板总线。备用电池必须为西门子专用电池,原先是两块1.5V的电池,现在是一块3.6V的电池。
CPU模块CPU有CPU550和CPU551两种类型,现在CPU550已经停产,现在市场流行和我们项目中正在使用的都是CPU551。它是针对开闭环控制任务设计,对处理性能要求极高,具有RISC(reducedinstructionsetcomputer)R5000处理器的64位CPU。周期时间可达100µs具有8个数字量输入串行接口用于诊断、服务和下载到处理器程序注意:首次下载程序只能用RS232串口(DUST1),以后可以采RS485接口(MPI口)。输入/输出模块SM500输入/输出模块类型只有一种SM500型,每个SM500模块都具有3个50针的插座接口。每个机架中所安装的输入/输出模块数量不受限值,模块的输入/输出通道可以根据不同的CPU模块进行利用。每个SM500模块具有:8个模拟量输入4个积分型的模拟量输入
8个模拟量输出
16个二进制数字量输入
16个二进制数字量输出
4个增量型编码器输入
4个绝对值型编码器输入通讯模块CP50M1或CP50M0安装于TDC机架,带2个DP/MPI接口,负责与分布式从站通讯及机架内CPU之间的通讯。CP51M1或CP5100安装于TDC机架,带有IE接口,用以连接以太网,可用于机架间通讯,可连接HMI及上位机。CP51M1不限插槽,CP5100只限18-21插槽。CP52A0为GDM缓存模板,安装于TDC机架,每个只有一个FO接口,用于和GDM的通讯。CP52I0为GDM接口模板,安装于GDM机架的2-12号插槽,每个模板有4个FO接口,用于和TDC机架的通讯。CP52M0为GDM存储器模板,安装于GDM机架的1号插槽,用于和PDA的通讯。四、TDC软件介绍TDC的软件平台为SIMATICManager,在此软件平台基础上需要安装D7-SYS和CFC(continuousfunctionchart)及SFC(sequentialfunctionchart)软件包,SFC为可选项包。SIMATICManager、D7-SYS、CFC和SFC集成起来统称为SIMATICD7-ES。D7-SYS系统CFC和PCS7系统CFC的区别D7-SYS系统的CFC和PCS7系统的CFC是不同的。D7-SYS系统的CFC,即SIMADYND和TDC的CFC系统程序是以T为中断,共有5个循环中断(以T0为基准(以ms为单位),T1—T5分别为T0的倍数,如:T1=1T0,T2=4T0,T3=16T0,T4=64T0,T5=256T0。)PCS7系统的CFC是将循环中断的时间放到OB32—OB35的循环中断组织块中,分别是:OB32为1s,OB33为0.5s,OB34为0.2s,OB35为0.1s。硬件配置硬件选择:“硬件目录”定义了可以配置的模块,可通过拖放操作来配置这些模块,配置模块的同时预设其属性。设置参数:不同类型的模块可能具有不同的参数。例如,处理器模块CPU中的参数有基本周期时间T0、周期时间T1-T5和地址。编译存盘:TDC的硬件配置不必像S7系统的硬件配置一样,配置完后必须下装到CPU中。TDC的硬件配置可以连同编译后的用户程序(功能图)一起下装到CPU中。硬件配置的一个实例下面是精轧机架1机架控制部分的一个处理器模块CPU中基本周期时间T0、周期时间T1-T5配置的一个实例:输入/输出模块SM500配置实例下面是精轧机架公用部分输入/输出模块SM500配置的一个实例:CFC连续功能图CFC软件的基础是功能块,所有功能块都可以通过拖拽的方式放入CFC图中,再根据所需的数据流组态并连接。功能块集中保存在库中,标准库随CFC一起提供。一个CFC图包含一个或多个子图或分区(A,B,…,Z等),一个分区包含6个页面。CFC页面包含带模块的模块区域和左右两侧的边格栏,其中输入信号位于左侧,输出信号位于右侧。CFC图例下面是CFC功能图的一个实例:CFC设置所有的参数都得在块调用时进行预设值,如块输入点的值、块名称、周期时间和顺序。可以在默认值的情况下改变周期时间和顺序预设值。必须为块输入点设置一个常数值或一个连接,输出可以处于开放状态(证明未使用)。用鼠标先后点击功能块上的输入和输出,就可以在输入和输出之间建立连接。条件是被连接的块必须位于同一个CPU上,且所要连接输入/输出的数据类型必须相同。当连接到另一个CFC页面时,连接被引到边格栏上,并且生成一个交叉引用。双击交叉引用可以迅速切换到引用所指的位置。数据类型简写全称定义位数BOBOOL逻辑型8BYBYTE8位顺序数字型8DIDINT双整数型32DWDWORD32位顺序数字型32GVGLOBAL连接到全局操作数型-IINT整数型16RREAL浮点数型32SSTRING任意长度的字符串型200个字节TSSDTIME以TDC或SIMADYND格式下的高分辨率时间段32WWORD16位顺序字型16全局操作数全局操作数是块的输入或输出上的互联,对于任一全局变量都必须连接有地址。全局操作数可以是:$信号,它们只用于在同一个TDC站上不同CPU的功能块之间的互联;!信号,即虚拟连接,是块连接之间看不见的连接,CFC图上并未画上任何连接,而只是生成在边格栏上,可连接本CPU内块,也可连接本机架内其它CPU里的块;*符号硬件地址,该硬件地址是为模块的一个或多个相关端子指定的符号名称,该符号地址在HW-Confi中定义OP连接,即与SIMATICOP进行通讯的连接;过程中断ID,即事件触发型中断,在HW-Confi中定义名称引用,如消息系统名。CFC的两个插入命令插入位置的前导块(PredecessorfortheInsertionPosition):该菜单命令将选中的功能块定义为随后将插入块的前导块。当前的前导块指向处理顺序中功能块要插入的位置(即周期时间及在本周期段内的序列位置)。注意:在测试模式下在线插入块时,设置前导块尤为重要。转到插入位置(GoToInsertPoint):要改变块的位置时,使用该功能。CFC程序运行顺序所有CFC程序都放在T1-T5里,如T1=4ms,T2=16ms,T3=64ms,T4=256ms,T5=1024ms,则所有在T1内的程序每4ms循环扫描一次,所有在T2里的程序每16ms循环扫描一次,以此类推。下面实例表示的是在同一个T5里的第11组程序里的第40个功能块。CFC的运行顺序为,在同一个T内,按序列从第一组程序开始往后执行;同样,在同一个程序组内,按序列从第一个功能块开始往后执行。编译及下载程序CFC程序编译:在编译CFC功能图程序之前,必须对工作站的硬件配置进行一致性检查并保存。在CFC中,CPU的所有功能图总是被编译成一个可执行的应用程序,并自动链接和装载所有需要用到的程序块。下载:程序在CPU上运行之前必须先装入CPU的程序存储器,并在CPU重启时将程序读到CPU的内存RAM里。可在线和离线下载应用程序:离线下载:这种情况仅适用于具有独立存储卡(闪存卡)的CPU模块。将存储卡安装在一个PCMCIA连接器中执行离线下载。
编译及下载程序CFC程序在线下载:CPU接口(X01)被集成到了操作系统中,因此可作为联机接口。成功组态之后,组态的接口只能用作在线下载接口。在线接口:需要在线接口的目的是为了内部查看控制系统(测试模式)或在线下载应用程序。可用下面两种在线下载接口:
1)RS232接口(DUST1),对于CPU就是X01口,通过此接口只能对本CPU进行访问。
2)RS485多点接口(MPI),此接口在通讯模块上,SS52、CP50M0/CP50M1。如果要允许访问机架中的所有CPU,按照“service”实用程序组态该中央接口,可组态DUST1或MPI协议。
注意:下载时千万不要掉电,也不要设置屏保。中央服务功能中央服务:可以通过子机架中组态的DUST1或MPI(常用)链路访问该机架中的各CPU。这需要如下组态:
1)每个子机架中必须有一次:-DUST1连接或MPI连接(CFC块为@MPI)
2)每个CPU中至少有一次:
-服务功能块”SER“的连接“SER”连接用于将CPU耦合连接到哪一个模块的哪一个端口。CTS端指定耦合模块和接口,US端指定一个通道名和地址段1。通道名称:最多6个字符;ASCII字符、点号和@除外;数据接口上的通道名称必须唯一;通道名后必须输入”.“地址段1:即CPU的插槽号,标准情况下必须有两位数位注意:@MPI块和SER块都必须放在扫描周期32ms≤TA≤256ms以内。中央服务功能编程示例
GDM耦合GDM耦合中央块:为GDM耦合提供初始化、激活和监视功能。组态期间必须考虑下列方面:
-必须为机架组态一个耦合中央块
-耦合中央块没有发送和接收功能
-所有耦合中央块的周期时间都必须组态为32ms≤TA≤256ms下面是对GDM耦合中央块@SRACK配置示例:GDM耦合机架名称的设置ProfibusDP网络组态ProfibusDP耦合组态功能块@PRODP:波特率和Profibus地址可以在@PRODP里定义,也可以通过COMPROFIBUS软件包进行定义。在块@PRODP里,BDR端为波特率(默认为5,即1.5M),SLA端为主从设定端(设为0为主站,其它为从站)。地址连接AT和AR配置格式为‘ChannelName.AddressStage1.AddressStage2’ChannelName:
-最多8个字符(ASCII字符、点号和@除外)
-访问同一个通讯模块的收发功能块必须具有不同的通道名。
ProfibusDP网络组态
AddressStage1:从站Profibus地址定义为地址段1-对每个收发通道只能分配一次从站Profibus地址
-数值范围:0,3-123(0表示该站从站)AddressStage2:最多包括2个字符
-第一个字符为字节顺序:为“1”表示数据按照“Motorola格式”传输,即最高有效字节在最低有效字节之前,PLC属于此类传输方式;为“0”表示数据按照“Intel”格式传输,即最低有效字节在最高有效字节之前,TDC和PC属于此类传输方式。
-第二个字符可选ProfibusDP网络组态示例以太网络组态连接所允许的协议包括TCP/IP和UDP。与TCP/IP相比,UDP实现了伙伴站点间更快的通讯,但是伴随而至的是数据的安全性受限。以太网络组态连接以太网组态程序块为@TCPIP,SER块US端的地址段1为CPU的槽位号。上图例里的MOD端为通道模式选择端,分为:覆盖模式:UDP模式
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