西门子6ES74001JA110AA0全面销售
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 | SIMATIC S7-400，UR2机架 ALU，集中式和分布式，带9个槽，2个冗余 PS，可插拔 |
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1 PROFINET 等时模式介绍
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，等时模式描述
PC 站通过以太网连接控制器（比如 S7-300 站），并使用 OPC 服务器访问 S7 - 300 站的过程数据。如果 PC 机中没有安装组态工具 NCM 和 STEP 7 软件，仅仅 SIMATIC NET 软件可用，那么 PC 站的组态只能在其他机器 ( 安装 STEP 7 或 NCM PC ) 或者西门子编程器上进行组态。
注意
下图描述的是 PC 站的下载过程。
图 01
PC 站设置
需要在 PC 站上做以下设置，然后通过 OPC 服务器访问 S7 - 300 站。
| 序号 | 步骤 |
| 1 | 在 PC 站的 Windows 网络设置中，打开 LAN (局域网) 的属性对话框，修改 IP 地址和子网掩码。IP 地址和子网掩码在以后 STEP 7 中的 PC 站组态中将用到。
|
| 2 | 打开站组态编辑器，定义 PC 站的名称，并与 STEP 7 或 NCM 中组态的 PC 站名相匹配，然后添加所需要的模块。 以下的模块在例子中使用到：
|
| 3 | 打开配置控制台 (菜单中Start > SIMATIC > SIMATIC NET > Set PC station)，检查网卡模块的模式设置为“Configured mode”。
|
在第二台 PC 机或者西门子编程器上组态 PC 站
根据站组态编辑器设置，在第二台 PC 机或西门子编程器的 STEP 7 中组态 PC 站。 过程如下：
| 序号 | 步骤 |
| 1 | 将西门子编程器作为 PC 站连接到相同的工业以太网网段。 |
| 2 | 在 SIMATIC Manager 中打开包含 S7 站组态的 STEP 7项目。 在符号表中，可以添加所需标签的符号名。 在例子中，“Clock Byte”定义为时钟标记字节 MB10。
|
| 3 | 在 SIMATIC Manager 中，增加 SIMATIC PC 站 (Insert > Station) ，作为下载条件，需要修改 PC 站的名称，以便和站组态编辑器中 PC 站的设置匹配。
|
| 4 | 打开 PC 站的硬件组态，在机架中插入“OPC Server”和“IE General”模块。作为下载条件，机架中模块的位置需要和站组态编辑器中 PC 站的设置匹配。
双击机架中的“IE General”模块，打开“IE General”的属性对话框。 |
| 5 | 在“IE General”的属性对话框中，点击“Properties”按钮打开“Properties - Ethernet interface IE General”对话框，设置 IP 地址和子网掩码。
|
| 6 | 输入的 IP 地址和子网掩码已经在 PC 站的 Windows 网络设置中的 LAN（局域网）中设置过。 点击“OK”关闭对话框。
|
| 7 | 作为下载条件，需要编译和保存 PC 站的硬件组态。 |
| 8 | 在 SIMATIC Manager 中打开 NetPro (菜单中Options > Configure Network) 。 |
| 9 | 在 NetPro 中插入 S7 连接，用于建立 SIMATIC PC 站和 S7 站的数据通讯。
|
| 10 | 如果想用 OPC 服务器访问 S7 站的符号表，在 NetPro 中双击 PC 站上 OPC 服务器，然后打开 OPC 服务器的属性对话框。 在 OPC 服务器的属性对话框中选择“S7”标签，使能“Use Symbols > All”的功能。 点击“OK”关闭对话框。
|
| 11 | 在 NetPro 中打开“Set PG/PC Interface”的对话框 (菜单中Tools > Set PG/PC Interface...)。在“Interface Parameter Assignment Used”中选择“TCP/IP -> Network card”栏。
|
| 12 | 标记 SIMATIC PC 站，编译和保存组态，然后从编程器下载组态到 PC 站。
|
用 OPC Scout 测试组态
OPC Scout 是一个 OPC 客户机，随 SIMATIC NET 软件一起提供。
启动 OPC Scout （菜单中Start > SIMATIC -> SIMATIC NET -> OPC Scout）。
当组态设置，并下载到 PC 站，将可以访问 S7 站的符号表，例子中显示符号。
图 14描述：
如果要将 6ES7322 - 1HH00 - 0AA0 的前连接器用于 6ES7 322 - 1HH01 - 0AA01，请移除前连接器的联锁元件。这些浅灰色编码元素防止您不经意地在前连接器插入一个不同的模块（图1），必须在这种情况下移除。
图 1：联锁元件 - 连接器后面
使用螺丝起子按下元件：
图 2：连接器前面
注意：
由于 6ES7 322-1HH01-0AA01 的模块可以用于高达 AC230V 的信号，因此需要联锁住该模块以防止用于较旧的 6ES7322-1HH00-0AA0的模块，后者只能用于高 AC120V 的信号。西门子伺服控制模块6SN1123专区：
6SN1123-1AA00-0AA0
6SN1123-1AA00-0AA1
6SN1123-1AA00-0AA2
6SN1123-1AA00-0BA0
6SN1123-1AA00-0BA1
6SN1123-1AA00-0BA2
6SN1123-1AA00-0CA0
6SN1123-1AA00-0CA1
6SN1123-1AA00-0CA2
6SN1123-1AA00-0DA0
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