6SL3244-0BA20-1PA0
我公司西门子销售 PLC CPU 屏变频器 楼宇
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1.1 简介
标准的PROFINET IO分布式自动化结构中包含多数处理周期，参考图 1 标准的PROFINET IO分布式结构，且这些处理周期不同步：
图 1 标准的PROFINET IO分布式结构
这些处理周期包括：
读取输入信号的 I/O 子模块的周期 (T1)
ET 200 背板总线的周期（T2、T6）
PROFINET IO周期（T3 和 T5）
CPU 上的程序执行周期 (T4)
I/O 子模块的信号输出周期 (T7)
输入信号在该过程中被检测并在用户程序中进行处理；相应的响应与输出组件互连。各个周期形成了一个顺序，而过程响应时间在非同步周期中可能会产生巨大波动。
周期 T2 到 T6 的长度主要取决于中断、诊断服务等非周期性元素以及用户程序的非周期性数据（数据记录）。不带等时属性的异步元素致使过程响应时间的不确定。
循环中断（例如 OB35）处于激活状态时，将始终以相同的时间间隔来执行用户程序。因此，用户程序和 I/O 数据采集只能在某些条件下进行同步。
PROFINET系统提供了一个可靠的基本时钟。“Isochronous mode”（等时模式）系统属性在 SIMATIC 系统中启用了恒定的周期时间，SIMATIC 系统在总线系统上进行了严格地确定。“Isochronous mode”（等时模式）系统属性将 SIMATIC 自动化解决方案与等距离 PROFINET IRT相结合。也就是说：
读取输入数据时与 IRT 周期保持同步；同时读取所有的输入数据。
处理 I/O 数据的用户程序通过同步周期中断 OB（即 OB61 到 OB64）与 IRT的周期TDC同步。
数据输出与IRT周期保持同步；所有的输出数据同时生效。
传输所有输入和输出数据时保持一致性。也就是说，过程映像的所有数据在逻辑上相关联，并且均基于相同的定时。
将 I/O读取周期的开头提前（提前的时间为偏移时间 Ti），以使所有的输入数据可供在下一个IRT周期开始时在 PN子网中传输。该偏移时间 Ti可由用户进行组态，也可在 STEP 7中自动确定。
PROFINET通过PN子网将输入数据传输至 IO控制器。调用同步周期中断 OB（OB61、OB62、OB63 或 OB64）。同步周期中断 OB中的用户程序决定过程响应，并及时提供输出数据供下一个 IRT周期开始时使用。IRT周期的长度可在 STEP 7 中自动定义，也可由用户进行定义。
即时提供输出数据供下一个 IRT周期开始时使用。在等时运行（即与时间 To同步）的方式下，通过PN子网将数据传输至IO设备并传送至过程。
结果结果过程响应时间：从“Ti + TDC + To”至“Ti + (2 x TDC) + To”，即对应从输入终端到输出终端的传输。具有典型响应时间的等时模式时序图，参考图 2 等时模式处理。
图 2 等时模式处理
Step7系统会自动设置相同的Ti和To，这样可以同时捕获输入信号和输出一致性的输出信号。等时模式具有如下优点：
当检测值的获取需要同步时，运动必须协调，处理响应必须定义和同时发生
同时获取信号用于过程处理，检测和运动控制
对于PROFINET IO，分布式同步等时模式，可以与非同步模式的I / O可以混合在一个IO控制器上使用。
对于IRT high performance的详细信息，请参考西门子官*网站下载中心的相关文档《PROFINET IRT High performance使用入门》，具体链接如下：
79573556。
对于支持等时模式的IO控制器和IO设备，请参考西门子官*网站相关的FAQ:
44383954。
2 PROFINET IRT High Performance组态
2.1 示例组态
使用一个例子来描述PROFINET IRT等时模式，如图 3 PROFINET IO系统网络组态。
图 3 PROFINET IO系统网络组态
IO控制器使用CPU319-3PN/DP v3.2，其中端口1连接SCALANCE X204IRT v4交换机端口1，交换机的两个端口2和端口3分别连接ET200S IM151-3PN HS v3.0 (6ES7 151-3BA60-0AB0)的端口1上，其中ET200S IM151-3PNHS的端口2连接另外一台ET200S IM151-3PN v7.0(6ES7 151-3BA23-0AB0)。在同步域内，所有设备都必须支持IRT，即集成ERTEC控制器。同步域内的设备采用IRT的等时模式，同步域外的设备采用RT通讯方式。
在Step7中对其进行硬件组态，图 4 硬件组态。根据实际的设备名称设置设备名，参考图 3 PROFINET IO系统网络组态。
图 4 硬件组态
点击总线”Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”总线，右键弹出菜单选择“PROFINET IO Topology…”，弹出拓扑编辑器对话框。点击“Graphic View”标签页，根据实际的端口连接对PROFINET IO网络进行组态。参考图 5 编辑拓扑信息。
图 5 编辑拓扑信息
然后再次点击总线”Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”总线，右键弹出菜单选择“PROFINET IO Domain Management…”，弹出同步域管理对话框，双击“SIMATIC 300(1)/PN-IO”，即IO控制器CPU319-3PN/DP，弹出设备属性对话框，在同步角色中选择“Sync master”，设置为同步时钟主站。参考图 6 设置同步时钟主站。
图 6 设置同步时钟主站
然后配合“Ctrl”键，通过鼠标选中除了IM151-3PN的其它IO设备，点击“Device Properties”按钮，设置所选中的IM151-3PNHS以及SCALANCE X204IRT交换机设置同步时钟从站，并选择IRT Option为“High performance”。参考图 7 设置同步时钟从站和high performance。
图 7 设置同步时钟从站和high performance
设置完毕后的同步域管理对话框，参考图 8 同步域管理对话框。设置发送时钟Send clock为1.0ms，该时间就是等距的通信周期TDC。
图 8 同步域管理对话框
点击对话框中的“Details…”按钮，弹出同步域详细信息，其中黄色部分为CPU端口（发送或接收）的IRT预留带宽部分，IRT high performance数据在这部分预留的时间段内进行传输，亮绿色为CPU端口（发送或接收）的RT预留带宽部分。其它暗绿色部分为开放的带宽，允许TCP/IP等或其它的RT数据通信。点击OK结束设置。参考图 9 同步域详细信息。
图 9 同步域详细信息
双击总线”Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”总线，弹出PROFINET IO系统属性对话框，在Update Time页，对于RT设备可以根据实际的需求设置刷新时间，而对于IRT设备在等时模式时需要与发送时钟的周期一致，即1.0ms。如下图 10 PROFINET IO系统属性。
图 10 PROFINET IO系统属性
然后双击CPU，弹出CPU319属性对话框，选择“Synchronous Cycle Interrupts”标签页，点击“IO system no.”选择PROFINET IO总线的标号100。参考图 11 同步周期中断。
图 11 同步周期中断
点击该页面中的“Details”按钮，设置过程映像分区为“1”。注：CPU319只支持过程映像分区1。参考图 12 OB61的详细设置。
图 12 OB61的详细设置
对于参与等时同步的分布式IO，例如ET200s IM151-3PN HS，双击该设备硬件组态的PN-IO插槽，弹出该槽PN-IO属性。分配IO设备的等时模式为OB61。参考图 13 PN-IO的详细设置。ET200s IM151-3PN HS1也采用同样的设置，其它选项保持默认即可。其中可见Ti和To的时间已被自动计算。
图 13 PN-IO的详细设置
点击该页面的“Isochronous Mode Modules/Submodules”按钮，可以查看和设置使用等时模式的模块。参考图 14 等时模式模块。
图 14 等时模式模块
此时在硬件组态中双击模块，例如4DI DC24v HF，参考图 14 等时模式模块，可以看见相应的参数已经被自动修改以适应等时模式。参考图 15 过程映像区，该模块的过程映像区已经被设置为PIP1，即分区1。参考图 16 模块参数，输入延迟为0.1ms。
图 15 过程映像区
图 16 模块参数
对于模块的地址区应在CPU的过程映像区内，如果等时的模块出了CPU的过程映像区的范围，那么可以修改模块的地址区到CPU的过程影响区内，参考图 15 过程映像区。也可以增加CPU的过程映像区的范围以包含出的地址区间，参考图 17 CPU的属性。
图 17 CPU的属性
后右键点击CPU，弹出菜单选择“PROFINET IO Isochronous mode”，弹出等时模式对话框，其中详细说明等时模式相关的时间。其中Application cycle =Data cycle=send clock=1.0ms，OB61的延迟时间delay time=30us，以及模块的 Ti和To时间全部自动计算。参考图 18 等时模式。
图 18 等时模式
保存编译项目下载到PLC中进行PROFINET IO通讯，具体组态PROFINET IO通讯的详细信息请参考网上课堂的下载中心的链接 72325620。
然后，在Step7的SIMATIC Manager中插入并打开OB61，编写如下程序。
CALL "UPDAT_PI" //SFC26
PART :=B#16#1
RET_VAL:=MW0
FLADDR :=MW2A I 0.0
= Q 0.0
= Q 1.0CALL "UPDAT_PO" //SFC27
PART :=B#16#1
RET_VAL:=MW3
FLADDR :=MW4
首先调用SFC26，刷新过程映像分区1的输入地址区，即读入输入信息。然后，是同步程序，如果I0.0为1，那么Q0.0和Q0.1为1。后调用SFC27，刷新为过程映像分区1的输出地址区，即同步输出Q0.0和Q0.1。
关键词
PROFINET IO, IRT, 性能，等时模式1 FM352-5高速布尔处理器简介
FM352-5是一种现场可编程门阵列FPGA，FPGA包括输入、输出以及逻辑单元等可编辑元件用来实现一些基本的逻辑门电路, 如图1所示：
图1 FPGA 内部架构
通过编程，这些逻辑单元被分配一些如与、或、非、置位/复位等功能，系统设计师可以根据需要通过连接FPGA内部的逻辑单元和逻辑功能，就好像连接一个电路试验板，完成所需要的特定功能。终程序将成为通过连接逻辑单元形式的硬件结构的一部分，这些硬件结构的程序组件好像通过连接的继电器控制回路一样并行执行，响应快速并且响应时间基于常数，FM352-5的扫描周期固定为1цs。
FM352-5模块高速处理数字量输入、输出信号以及编码器信号，从读入数字量输入信号、CPU程序处理到信号的输出小周期不到10цs，适合逻辑简单、要求快速响应的应用如速度测量、脉宽调制（小20цs可调）输出等。由于FM352-5是布尔处理器，所以只能对布尔、字节、字、双字等信号进行处理，而不能处理浮点信号。
2 FM352-5工作方式
FM352-5具有独立的处理能力，安装方式灵活，可以安装于S7-300 PLC中央机架、分布式I/O ET200M中（可以是非西门子主站）、也可以独立安装。如图2所示：
图2 FM352-5的安装形式
独立安装时通过模块集成的输入、输出信号对受控设备进行操作并读出反馈状态，由于没有额外的通信接口而不能通过人机界面进行操作。安装于S7-300 中央机架中，CPU与FM352-5数据交换过程如图3所示：
图3 CPU与FM352-5数据交换示意图
FM352-5模块通过集成的输入接口接收编码器信号和数字量输入信号，通过背板通信总线接收CPU发送的命令信号（图中为输出缓存，如果FM352-5独立安装，只能通过集成的接口接收输入信号），经过FPGA(现场可编程门阵列)处理后直接通过模块集成的输出点输出，运算数据也可以通过输入缓存作为状态信号反馈到CPU。CPU与FM352-5间的通信数据经过接口函数块的处理后进入CPU的用户数据区，FM352-5与CPU之间的数据交换也可以通过FM352-5的逻辑地址区直接通信。
普通CPU程序执行是以串行扫描的，FM352-5程序执行则是以并行扫描的，保证程序执行的快速性，由于程序从左到右并行执行，在不同程序行中对由同一信号产生的逻辑结果处理时，可能导致逻辑的先后次序错误，FM352-5使用连接器和多相时钟的技术使具有竞争条件的时序延迟，保证信号的正确性。连接器的使用规则如下：
如果连接器的触点在它的输出线圈以前引用，那么触点的值将取决于上个扫描结果。
如果连接器的触点在它的输出线圈以后引用，那么触点的值将取决于当前扫描结果。
连接的使用如图4所示：
图4 FM352-5连接的使用
连接器使用的方式相当于中间变量，使用梯形图编写的FM352-5程序存储于一个FB块中，所有的变量使用在FB块中定义的形参，连接器变量使用固定的形参格式
＃Conn.arrXcon，在图2程序段1的程序中，连接器＃Conn.arrXcon[8]和＃Conn.arrXcon[9] 的触点信号在输出线圈＃Conn.arrXcon[8]以前引用，所以它们的值将取自线圈上个扫描结果。在程序段4的程序中，连接器＃Conn.arrXcon[8]和＃Conn.arrXcon[9]的触点信号在它的输出线圈＃Conn.arrXcon[8]以后引用，所以它们的值将取自线圈当前扫描结果。如果在不同程序段相对于连接器使用具有保持功能的指令块如计数器、定时器、RS触发器、沿检测、位移寄存器等时（参考表8），模块通过多相时钟管理这些指令块正确的时序，例子程序如图5所示：
图5 保持功能块的多相定时
在程序段1中，连接器＃Conn.arrXcon[2] 的触点信号在它的输出线圈前引用，它的值将取自线圈上个扫描结果，所以RS触发器＃FF.ThirdFF被看作相序1，在程序段2中，RS触发器＃FF.MoreFFs[0] 相序为1，＃FF.MoreFFs[1] 相序为2，连接器线圈
＃Conn.arrXcon[2]在相序1后输出。在程序段3中，通过连接器触点＃Conn.arrXcon[2]将RS触发器＃FF.MoreFFs[2]连接到程序段2的相序1后，同样被看作为相序2，程序段3相当于程序段2的扩展部分，这样程序执行相序图（顺序）如图6所示：
图6 12相序定时和I/O时序图
从图4中可以看到，＃FF.MoreFFs[0]为相序1先执行，＃FF.MoreFFs[2]和＃FF.MoreFFs[1] 同为相序2被同时执行。每一个程序段中多可以串连11个（相序）具有保持功能的指令块，第十二个相序作为输出，如果利用连接器扩展，如图5中程序段2和程序段3中多只能连接11个指令块，否则编译时报错。利用12相序的处理方式也保证FM352-5并行处理的稳定性——程序的执行周期固定为1цs。
3 输入输出端子接线
FM352-5集成多15个数字输入，8个数字输出和一路编码器输入信号。输入输出端子的定义参考表1所示：
表1 FM352-5输入输出端子定义
| 端子号 | 输入/输出 | 名称 | 功能 | 指示灯 |
| 1 | 2M | 2区电源公共端－输入输出电路 | － | |
| 2 | 输入 | I 0 | 输入 | 绿灯 |
| 3 | 输入 | I 1 | 输入 | 绿灯 |
| 4 | 输入 | I 2 | 输入 | 绿灯 |
| 5 | 输入 | I 3 | 输入 | 绿灯 |
| 6 | 输入 | I 4 | 输入 | 绿灯 |
| 7 | 输入 | I 5 | 输入 | 绿灯 |
| 8 | 输入 | I 6 | 输入 | 绿灯 |
| 9 | 输入 | I 7 | 输入 | 绿灯 |
| 10 | 见注1 | 2区电源端－输入输出电路 | － | |
| 11 | 输出 | Q0 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 12 | 输出 | Q1 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 13 | 输出 | Q2 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 14 | 输出 | Q3 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 15 | 输出 | Q4 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 16 | 输出 | Q5 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 17 | 输出 | Q6 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 18 | 输出 | Q7 | 源输出/源输入型输出（见注2） | 绿灯 |
| 19 | 2L+ | 2区电源端输出－输入输出电路 | － | |
| 20 | 2M | 2区电源公共端－输入输出电路 | － |
注1：
订货号为FM352-5AH00-0AE0模块，管脚10为2M，作为2区输入输出电路公共端。
订货号为FM352-5AH10-0AE0模块，管脚10为2L+，作为2区输入输出电路电源端。
注2：
内存卡
6ES7 953-8LF20-0AA0
6ES7 953-8LG11-0AA0
6ES7 953-8LJ20-0AA0
6ES7 953-8LL20-0AA0
6ES7 953-8LM20-0AA0
6ES7 953-8LP20-0AA0
开关量模板
6ES7 321-1BH02-0AA0
6ES7 321-1BH10-0AA0
6ES7 321-1BH50-0AA0
6ES7 321-1BL00-0AA0
6ES7 321-7BH01-0AB0
6ES7 321-1EL00-0AA0
6ES7 321-1FF01-0AA0
6ES7 321-1FF10-0AA0
6ES7 321-1FH00-0AA0
6ES7 321-1CH00-0AA0
6ES7 321-1CH20-0AA0
6ES7 322-1BH01-0AA0
6ES7 322-1BH10-0AA0
6ES7 322-1CF00-0AA0
6ES7 322-8BF00-0AB0
6ES7 322-5GH00-0AB0
6ES7 322-1BL00-0AA0
6ES7 322-1FL00-0AA0
6ES7 322-1BF01-0AA0
6ES7 322-1FF01-0AA0
6ES7 322-5FF00-0AB0
6ES7 322-1HF01-0AA0
6ES7 322-1HF10-0AA0
6ES7 322-1HH01-0AA0
6ES7 322-5HF00-0AB0
6ES7 322-1FH00-0AA0
6ES7 323-1BH01-0AA0
6ES7 323-1BL00-0AA0
模拟量模板
6ES7 331-7KF02-0AB0
6ES7 331-7KB02-0AB0
6ES7 331-7NF00-0AB0
6ES7 331-7NF10-0AB0
6ES7 331-7HF01-0AB0
6ES7 331-1KF01-0AB0
6ES7 331-7PF01-0AB0
6ES7 331-7PF11-0AB0
6ES7 332-5HD01-0AB0
6ES7 332-5HB01-0AB0
6ES7 332-5HF00-0AB0
6ES7 332-7ND02-0AB0
6ES7 334-0KE00-0AB0
6ES7 334-0CE01-0AA0
附件
6ES7 365-0BA01-0AA0
6ES7 360-3AA01-0AA0
6ES7 361-3CA01-0AA0
6ES7 368-3BB01-0AA0
6ES7 368-3BC51-0AA0
6ES7 368-3BF01-0AA0
6ES7 368-3CB01-0AA0
6ES7 390-1AE80-0AA0
6ES7 390-1AF30-0AA0
6ES7 390-1AJ30-0AA0
6ES7 390-1BC00-0AA0
6ES7 392-1AJ00-0AA0
6ES7 392-1AM00-0AA0
6ES7 392-1BM01-0AA0
功能模板
6ES7 350-1AH03-0AE0
6ES7 350-2AH00-0AE0
6ES7 351-1AH01-0AE0
6ES7 352-1AH02-0AE0
6ES7 355-0VH10-0AE0
6ES7 355-1VH10-0AE0
6ES7 355-2CH00-0AE0
6ES7 355-2SH00-0AE0
6ES7 338-4BC01-0AB0
6ES7 352-5AH00-0AE0
6ES7 352-5AH00-7XG0
通讯模板
6ES7 340-1AH02-0AE0
6ES7 340-1BH02-0AE0
6ES7 340-1CH02-0AE0
6ES7 341-1AH01-0AE0
6ES7 341-1BH01-0AE0
6ES7 341-1CH01-0AE0
6ES7 870-1AA01-0YA0
6ES7 870-1AB01-0YA0
6ES7 902-1AB00-0AA0
6ES7 902-1AC00-0AA0
6ES7 902-1AD00-0AA0
6ES7 902-2AB00-0AA0
6ES7 902-2AC00-0AA0
6ES7 902-2AG00-0AA0
6ES7 902-3AB00-0AA0
6ES7 902-3AC00-0AA0
6ES7 902-3AG00-0AA0
6GK7 342-5DA02-0XE0
6GK7 342-5DF00-0XE0
6GK7 343-5FA01-0XE0
6GK7 343-1EX30-0XE0
6GK7 343-1EX21-0XE0
6GK7 343-1CX00-0XE0
6GK7 343-1CX10-0XE0
